JPH102912A - Semiconductor-acceleration sensor and its manufacture - Google Patents

Semiconductor-acceleration sensor and its manufacture

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JPH102912A
JPH102912A JP8154618A JP15461896A JPH102912A JP H102912 A JPH102912 A JP H102912A JP 8154618 A JP8154618 A JP 8154618A JP 15461896 A JP15461896 A JP 15461896A JP H102912 A JPH102912 A JP H102912A
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Japan
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polysilicon layer
acceleration sensor
electrode
movable
semiconductor acceleration
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JP8154618A
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Yuji Hase
裕司 長谷
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an integrated type semiconductor-acceleration sensor, which can be manufactured by a minute semiconductor manufacturing process and has the high shock resistance and the function of high sensibility as a compact unitary body shape and the manufacturing method thereof. SOLUTION: In this sensor, a semiconductor substrate 1, a first nitride film 2, a first polysilicon layer 3, a second nitride film 4, a second polysilicon layer 5, a third nitride film 6 and a third polysilicon layer 7 are sequentially formed. In a space part 17, which is surrounded and sealed by the first niteride film 2, the first polysilicon layer 3, the second niteride film 4, the second polysilicon layer 5, the third niteride film 6 and the third polysilicon layer 7 and a part of the second polysilicon layer 5 is formed as a movable part 5a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車や
機器に搭載され、自動車の衝突時の加速度や機器の加速
度を検出する小型で耐衝撃性の高い一体構造型の半導体
加速度センサおよびその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compact, highly shock-resistant semiconductor acceleration sensor which is mounted on, for example, an automobile or equipment and detects acceleration at the time of a collision of an automobile or acceleration of equipment, and a method of manufacturing the same. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車の車体制御やエンジン制御用とし
て静電容量式加速度センサおよび歪みゲージ式圧力セン
サが自動車に搭載され用いられている。この加速度セン
サの具体例としては、例えば、特開平2−134570
号公報に開示された半導体加速度センサがある。
2. Description of the Related Art A capacitance type acceleration sensor and a strain gauge type pressure sensor are mounted on a vehicle and used for controlling a vehicle body and an engine of the vehicle. As a specific example of the acceleration sensor, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-134570
There is a semiconductor acceleration sensor disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. H10-209,873.

【0003】図29は、上記した特開平2−13457
0号公報に開示の半導体加速度センサを示す断面図であ
り、図において、41,42および43はシリコン基板
であり、電気絶縁用酸化膜44,45を介して陽極接合
にて直接的に張り合わせ接合されている。46および4
7は、それぞれシリコンビームおよび可動電極であり、
シリコン基板42をエッチング加工して空隙48内に形
成されている。
FIG. 29 is a view showing the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-13457.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor acceleration sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 0-104, in which reference numerals 41, 42 and 43 denote silicon substrates, which are directly bonded by anodic bonding via oxide films 44 and 45 for electric insulation. Have been. 46 and 4
7 is a silicon beam and a movable electrode, respectively.
The silicon substrate 42 is formed in the space 48 by etching.

【0004】次に動作について説明する。図29に示し
た従来の半導体加速度センサでは、半導体加速度センサ
に作用する加速度の大きさに応じて、可動電極47とシ
リコン基板41およびシリコン基板43との間に形成さ
れた空隙48の電極間容量が変化する。この電極間静電
容量の変化に基づいて、半導体加速度センサの搭載した
機器に印可された加速度の大きさを検出している。
Next, the operation will be described. In the conventional semiconductor acceleration sensor shown in FIG. 29, the interelectrode capacitance of a gap 48 formed between the movable electrode 47 and the silicon substrate 41 and the silicon substrate 43 according to the magnitude of the acceleration acting on the semiconductor acceleration sensor. Changes. Based on the change in the interelectrode capacitance, the magnitude of the acceleration applied to the device equipped with the semiconductor acceleration sensor is detected.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体加速度セ
ンサは以上のように構成されているので、可動電極47
を形成するシリコン基板42に加えて、シリコン基板4
2の上下部に配置され接着される固定電極用のシリコン
基板41,43が別途に必要であり、また通常の半導体
製造のプロセスに加えて、シリコン基板41およびシリ
コン基板43とシリコン基板42との間を接合する加工
プロセスが別途必要となり、その分製造時間が長くなり
製造コストも上昇し、また、シリコン基板41,42,
43の接合プロセス中に可動電極47が破損し易く、歩
留まりが低いという課題があった。
Since the conventional semiconductor acceleration sensor is configured as described above, the movable electrode 47 is provided.
In addition to the silicon substrate 42 for forming the
Silicon substrates 41 and 43 for the fixed electrode which are arranged and adhered to the upper and lower portions of the silicon substrate 2 are separately required. In addition to the normal semiconductor manufacturing process, the silicon substrate 41 and the silicon substrate 43 and the silicon substrate 42 A separate processing process is required to join the gaps, which increases the manufacturing time and the manufacturing cost, and also increases the silicon substrates 41, 42,
There was a problem that the movable electrode 47 was easily damaged during the bonding process of No. 43 and the yield was low.

【0006】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、半導体微細加工製造プロセスで一
括して製造可能で、高い耐衝撃性を有し小型で高感度の
機能を有する一体型の半導体加速度センサおよびその製
造方法を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be manufactured by a semiconductor microfabrication manufacturing process at a time, has high impact resistance, is small, and has a function of high sensitivity. It is an object of the present invention to obtain a body-shaped semiconductor acceleration sensor and a method of manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
る半導体加速度センサは、第一絶縁層、第一ポリシリコ
ン層、第二絶縁層、第二ポリシリコン層、第三絶縁層お
よび第三ポリシリコン層が一体構造で形成され、第一絶
縁層、第一ポリシリコン層、第二絶縁層、第二ポリシリ
コン層、第三絶縁層および第三ポリシリコン層で囲まれ
た空隙部が封止されて得られる空隙部内に第二ポリシリ
コン層の一部が可動部として形成されており、このため
小型で高耐衝撃性の機能を有し、かつ半導体加速度セン
サに印可された加速度の変化を可動部が高感度で検出す
るものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor acceleration sensor, comprising: a first insulating layer, a first polysilicon layer, a second insulating layer, a second polysilicon layer, a third insulating layer, and a second insulating layer. Three polysilicon layers are formed in an integral structure, and a void surrounded by the first insulating layer, the first polysilicon layer, the second insulating layer, the second polysilicon layer, the third insulating layer, and the third polysilicon layer is A part of the second polysilicon layer is formed as a movable part in the gap obtained by sealing, and therefore has a small size and a high impact resistance function, and has a function of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor. The change is detected by the movable portion with high sensitivity.

【0008】請求項2記載の発明に係る半導体加速度セ
ンサの製造方法は、第一絶縁層、第一ポリシリコン層、
第一酸化膜、第二絶縁層、第二ポリシリコン層、第二酸
化膜、第三絶縁層および第三ポリシリコン層を順に半導
体微細加工製造プロセスで製造し、第一酸化膜および第
二酸化膜をエッチングにより一度に除去して空隙部を形
成して可動部を形成し、最後にエッチング孔を封止して
空隙部を密封して一体構造型の半導体加速度センサを高
歩留まりで効率よく製造するものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor acceleration sensor, comprising: a first insulating layer, a first polysilicon layer,
A first oxide film, a second insulating layer, a second polysilicon layer, a second dioxide film, a third insulating layer and a third polysilicon layer are sequentially manufactured by a semiconductor microfabrication manufacturing process, and the first oxide film and the second dioxide film are formed. Eliminating all at once by etching to form a gap, forming a movable part, and finally sealing the etching hole and sealing the gap to produce an integrated semiconductor acceleration sensor with high yield and high efficiency It is.

【0009】請求項3記載の発明に係る半導体加速度セ
ンサは、半導体加速度センサと集積回路が同一半導体基
板上に形成され集積回路と一体型の半導体加速度センサ
としたもので半導体加速度センサからの出力を直ちに入
力して増幅等の信号処理を効率良く実行するものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor acceleration sensor wherein the semiconductor acceleration sensor and the integrated circuit are formed on the same semiconductor substrate and are integrated with the integrated circuit. It is input immediately to efficiently execute signal processing such as amplification.

【0010】請求項4記載の発明に係る半導体加速度セ
ンサは、可動電極と固定電極との間の静電容量の大きさ
を検出することで半導体加速度センサに印可された加速
度の大きさを検出するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, the semiconductor acceleration sensor detects the magnitude of the capacitance applied between the movable electrode and the fixed electrode, thereby detecting the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor. Things.

【0011】請求項5記載の発明に係る半導体加速度セ
ンサは、可動部が2つの架橋で支持されており、これに
より半導体加速度センサに印可された加速度の大きさを
高感度で検出するものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor, the movable portion is supported by two bridges, thereby detecting the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor with high sensitivity. .

【0012】請求項6記載の発明に係る半導体加速度セ
ンサは、第二ポリシリコン層に左可動電極および右可動
電極が形成され、これらの左可動電極および右可動電極
に対応して第一ポリシリコン層内に左固定電極および右
固定電極がそれぞれ形成され、可動電極の中央部が第二
絶縁層で支持され、左右可動電極と左右固定電極とで半
導体加速度センサに印可された加速度の大きさを高感度
で検出するものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor, a left movable electrode and a right movable electrode are formed on the second polysilicon layer, and the first polysilicon corresponds to the left movable electrode and the right movable electrode. A left fixed electrode and a right fixed electrode are respectively formed in the layer, a central portion of the movable electrode is supported by the second insulating layer, and the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor by the left and right movable electrodes and the left and right fixed electrodes is determined. It detects with high sensitivity.

【0013】請求項7記載の発明に係る半導体加速度セ
ンサは、複数個の支持部により可動電極の四方端部が支
持されており、これにより半導体加速度センサに印可さ
れた加速度の大きさを高感度で検出するものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor, the four ends of the movable electrode are supported by the plurality of support portions, and thereby the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor can be highly sensitive. Is to be detected.

【0014】請求項8記載の発明に係る半導体加速度セ
ンサは、可動電極の上下に対応する第三ポリシリコン層
および第一ポリシリコン層内にそれぞれ上部固定電極と
下部固定電極とが形成されており、可動電極と上部固定
電極との間、また可動電極と下部固定電極との間に生じ
る静電容量の大きさの変化を検出して、半導体加速度セ
ンサに印可された加速度の大きさを高感度で検出するも
のである。
In the semiconductor acceleration sensor according to the present invention, an upper fixed electrode and a lower fixed electrode are formed in the third polysilicon layer and the first polysilicon layer corresponding to the upper and lower sides of the movable electrode, respectively. Detects the change in the magnitude of the capacitance generated between the movable electrode and the upper fixed electrode, and between the movable electrode and the lower fixed electrode, and detects the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor with high sensitivity. Is to be detected.

【0015】請求項9記載の発明に係る半導体加速度セ
ンサは、可動部の一部に拡散抵抗部が形成され、この拡
散抵抗部の抵抗値の変化を測定することで、半導体加速
度センサに印可された加速度の大きさを高感度で検出す
るものである。
In the semiconductor acceleration sensor according to the present invention, a diffusion resistance portion is formed in a part of the movable portion, and the resistance is applied to the semiconductor acceleration sensor by measuring a change in the resistance value of the diffusion resistance portion. The magnitude of the acceleration is detected with high sensitivity.

【0016】請求項10記載の発明に係る半導体加速度
センサは、拡散抵抗部が形成されていない第二ポリシリ
コン層の厚さより薄い厚さの薄肉部に前記拡散抵抗部が
形成されているので、半導体加速度センサに印可された
加速度の大きさを高感度で検出するものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor, the diffusion resistance portion is formed in a thin portion having a thickness smaller than the thickness of the second polysilicon layer in which the diffusion resistance portion is not formed. This is to detect the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor with high sensitivity.

【0017】請求項11記載の発明に係る半導体加速度
センサは、第一ポリシリコン層の内部に下部固定電極が
形成され、第二ポリシリコン層の内部に可動電極が形成
され、第三ポリシリコン層の内部に上部固定電極が形成
され、さらに、第一ポリシリコン層、第二ポリシリコン
層および第三ポリシリコン層に不純物を拡散して配線が
形成され、可動電極と上部固定電極との間、また可動電
極と下部固定電極との間に生じる静電容量の大きさの変
化を配線を通じて検出することで、半導体加速度センサ
に印可された加速度の大きさを高感度で検出するもので
ある。
In the semiconductor acceleration sensor according to the present invention, a lower fixed electrode is formed inside the first polysilicon layer, a movable electrode is formed inside the second polysilicon layer, and a third polysilicon layer is formed. An upper fixed electrode is formed inside, furthermore, a wiring is formed by diffusing impurities in the first polysilicon layer, the second polysilicon layer and the third polysilicon layer, and between the movable electrode and the upper fixed electrode, Further, by detecting a change in the magnitude of the capacitance generated between the movable electrode and the lower fixed electrode through a wiring, the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor is detected with high sensitivity.

【0018】請求項12記載の発明に係る半導体加速度
センサは、第一ポリシリコン層内に固定電極と離れて形
成された駆動電極に電圧を印可して生じた可動電極と固
定電極との間の静電容量の変化を検出することで、可動
電極の損傷の有無を検出して自己診断を行うものであ
る。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor acceleration sensor according to the present invention, wherein a voltage is applied between a movable electrode and a fixed electrode which is generated by applying a voltage to a drive electrode formed apart from the fixed electrode in the first polysilicon layer. The self-diagnosis is performed by detecting a change in the capacitance to detect whether or not the movable electrode is damaged.

【0019】請求項13記載の発明に係る半導体加速度
センサは、第二ポリシリコン層内に拡散抵抗部が形成さ
れ、第一ポリシリコン層内に形成した固定電極(駆動電
極)に電圧を与えることで生じる拡散抵抗部の抵抗値を
測定することで、可動電極の損傷の有無を検出して自己
診断を行うものである。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor, a diffusion resistance portion is formed in the second polysilicon layer, and a voltage is applied to a fixed electrode (drive electrode) formed in the first polysilicon layer. The self-diagnosis is performed by detecting the presence or absence of damage to the movable electrode by measuring the resistance value of the diffusion resistance portion generated in step (1).

【0020】請求項14記載の発明に係る半導体加速度
センサは、第三ポリシリコン層内に駆動電極が形成さ
れ、この駆動電極に電圧を印可して生じた可動電極と第
一ポリシリコン層内に形成された固定電極との間の静電
容量の変化を検出することで、可動電極の損傷の有無を
検出して自己診断を行うものである。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor, a driving electrode is formed in the third polysilicon layer, and a movable electrode generated by applying a voltage to the driving electrode and the first polysilicon layer are formed. The self-diagnosis is performed by detecting the change of the capacitance between the formed fixed electrode and the movable electrode by detecting the damage of the movable electrode.

【0021】請求項15記載の発明に係る半導体加速度
センサは、第一ポリシリコン層の内部に下部固定電極が
形成され、第二ポリシリコン層の内部に可動電極が形成
され、第三ポリシリコン層の内部に上部固定電極が形成
され、さらに、第一ポリシリコン層、第二ポリシリコン
層および第三ポリシリコン層に不純物を拡散して配線が
形成され、さらに第一ポリシリコン層内に下部固定電極
と離れて形成された駆動電極に電圧を印可して生じた可
動電極と上部固定電極および可動電極と下部固定電極と
の間の静電容量の変化を検出することで、可動電極の損
傷の有無を検出して自己診断を行うものである。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor, a lower fixed electrode is formed inside the first polysilicon layer, a movable electrode is formed inside the second polysilicon layer, and a third polysilicon layer is formed. An upper fixed electrode is formed in the inside, and furthermore, an impurity is diffused into the first polysilicon layer, the second polysilicon layer, and the third polysilicon layer to form a wiring, and the lower fixed electrode is further fixed in the first polysilicon layer. By detecting the change in capacitance between the movable electrode and the upper fixed electrode and the capacitance between the movable electrode and the lower fixed electrode caused by applying a voltage to the drive electrode formed apart from the electrode, damage to the movable electrode is detected. The self-diagnosis is performed by detecting the presence or absence.

【0022】請求項16記載の発明に係る半導体加速度
センサチップは、半導体加速度センサまたは、半導体加
速度センサと集積回路が同一半導体基板上に形成され、
半導体加速度センサをワイヤボンドを介してリードフレ
ームと結線し、全体を樹脂モールドで覆って密封して同
一パッケージ内に一体構造で製造したものであり、小型
でかつ高い耐衝撃性を持つようにしたものである。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor chip, the semiconductor acceleration sensor or the semiconductor acceleration sensor and an integrated circuit are formed on the same semiconductor substrate.
The semiconductor acceleration sensor is connected to the lead frame via a wire bond, the whole is covered with a resin mold, sealed and manufactured in an integrated structure in the same package, so that it is small and has high impact resistance. Things.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1は、この発明の実施の形態1による
半導体加速度センサを示す断面図であり、図において、
1は半導体シリコン基板(半導体基板)、2は半導体シ
リコン基板1の表面上に形成された絶縁層としての第一
窒化膜(第一絶縁層)、3は第一窒化膜2上に形成され
た第一ポリシリコン層、4は第一ポリシリコン層3上に
形成された第二窒化膜(第二絶縁層)、5は第二窒化膜
4上に形成された第二ポリシリコン層、5aは第二ポリ
シリコン層5の一部でありその周囲を空隙部171で囲
まれている可動部である。この可動部5aは、半導体加
速度センサに加速度が印可された場合、その加速度の大
きさに応じて変位する。6は第二ポリシリコン層5上に
形成された第三窒化膜(第三絶縁層)、7は第三窒化膜
6上に形成された第三ポリシリコン層、そして8は第三
ポリシリコン層7内に形成されたエッチング孔をポリシ
リコンで埋めた封止部である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor acceleration sensor according to Embodiment 1 of the present invention.
1 is a semiconductor silicon substrate (semiconductor substrate), 2 is a first nitride film (first insulating layer) as an insulating layer formed on the surface of the semiconductor silicon substrate 1, and 3 is formed on the first nitride film 2. The first polysilicon layer, 4 is a second nitride film (second insulating layer) formed on the first polysilicon layer 3, 5 is the second polysilicon layer formed on the second nitride film 4, and 5a is It is a movable part that is a part of the second polysilicon layer 5 and the periphery of which is surrounded by the gap 171. When acceleration is applied to the semiconductor acceleration sensor, the movable portion 5a is displaced according to the magnitude of the acceleration. 6 is a third nitride film (third insulating layer) formed on the second polysilicon layer 5, 7 is a third polysilicon layer formed on the third nitride film 6, and 8 is a third polysilicon layer. 7 is a sealing portion in which the etching hole formed in 7 is filled with polysilicon.

【0024】この実施の形態1の半導体加速度センサで
は、従来の半導体加速度センサのように、可動部を構成
する第二ポリシリコン層を陽極接合プロセス等の特別の
製造プロセスを別途用いることなく、図2〜図4に示す
ように第一ポリシリコン層13、第二ポリシリコン層1
6および第三ポリシリコン層19の各々を半導体製造プ
ロセスで順に形成し、第一酸化膜14および第二酸化膜
17をエッチングして除去することで一括して可動部5
aを形成するので、その製造プロセスは複雑でなく、小
型で耐衝撃性に強い機能を持たせるものである。
In the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment, unlike the conventional semiconductor acceleration sensor, the second polysilicon layer forming the movable portion is formed without using a special manufacturing process such as an anodic bonding process. 2 to 4, the first polysilicon layer 13, the second polysilicon layer 1
6 and the third polysilicon layer 19 are sequentially formed in a semiconductor manufacturing process, and the first oxide film 14 and the second dioxide film 17 are removed by etching to collectively form the movable portion 5.
Since a is formed, the manufacturing process is not complicated, and it is small and has a function resistant to impact.

【0025】次に動作について説明する。図1に示す半
導体加速度センサにおいて、矢印方向の加速度が半導体
加速度センサに印可されると、可動部5aの位置が加速
度の大きさに応じて変位する。この変位が、第一ポリシ
リコン層3および第三ポリシリコン層7と第二ポリシリ
コン層5との間の静電容量を変化させ、この静電容量の
変化を電気信号に変換して、加速度の大きさを検出す
る。
Next, the operation will be described. In the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. 1, when the acceleration in the direction of the arrow is applied to the semiconductor acceleration sensor, the position of the movable portion 5a is displaced according to the magnitude of the acceleration. This displacement changes the capacitance between the first polysilicon layer 3 and the third polysilicon layer 7 and the second polysilicon layer 5, and converts the change in the capacitance into an electric signal, thereby accelerating the acceleration. Detect the size of.

【0026】次に、この発明の実施の形態1の半導体加
速度センサの製造方法について説明する。図2〜図4
は、図1に示す半導体加速度センサの製造方法を示す説
明図である。なお、括弧内の番号は、図1に示した半導
体加速度センサの構成要素を示す。
Next, a method of manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention will be described. 2 to 4
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a method for manufacturing the semiconductor acceleration sensor illustrated in FIG. 1. The numbers in parentheses indicate the components of the semiconductor acceleration sensor shown in FIG.

【0027】まず、半導体シリコン基板(半導体基板)
11(1)の表面上に第一窒化膜(第一絶縁層)12
(2)を堆積させ(図2(a))、次に、第一窒化膜1
2上に第一ポリシリコン層13(3)を堆積させる(図
2(b))。そして、第一ポリシリコン層13の一部を
エッチングで除去する(図2(c))。
First, a semiconductor silicon substrate (semiconductor substrate)
A first nitride film (first insulating layer) 12 on the surface of 11 (1)
(2) is deposited (FIG. 2A), and then the first nitride film 1 is deposited.
2 is deposited on the first polysilicon layer 13 (3) (FIG. 2B). Then, a part of the first polysilicon layer 13 is removed by etching (FIG. 2C).

【0028】次に、第一窒化膜12および第一ポリシリ
コン層13上に第一酸化膜14を堆積させ(図2
(d))、図1に示す空隙部171を形成するために第
一酸化膜14の一部をエッチングで除去する(図2
(e))。次に、第二窒化膜(第二絶縁層)15(4)
を第一ポリシリコン層13上に堆積させ、第一酸化膜1
4の表面部と第二窒化膜15の表面部をエッチングによ
り一部除去する。これにより、第一酸化膜14と第二窒
化膜15の表面部は平坦化される(図2(f))。
Next, a first oxide film 14 is deposited on the first nitride film 12 and the first polysilicon layer 13 (FIG. 2).
(D)), a part of the first oxide film 14 is removed by etching to form the void 171 shown in FIG. 1 (FIG. 2)
(E)). Next, a second nitride film (second insulating layer) 15 (4)
Is deposited on the first polysilicon layer 13 to form the first oxide film 1.
4 and the surface of the second nitride film 15 are partially removed by etching. Thereby, the surface portions of the first oxide film 14 and the second nitride film 15 are planarized (FIG. 2F).

【0029】次に、第二ポリシリコン層16(5)を第
一酸化膜14および第二窒化膜15上に堆積する(図3
(a))。そして、可動部5aを形成するため第二ポリ
シリコン層16の一部ををエッチングで除去する(図3
(b))。そして、第一酸化膜14および第二ポリシリ
コン層16上に第二酸化膜17を堆積させ(図3
(c))、空隙部171を形成するため、第二酸化膜1
7の一部をエッチングで除去する(図3(d))。
Next, a second polysilicon layer 16 (5) is deposited on the first oxide film 14 and the second nitride film 15 (FIG. 3).
(A)). Then, a part of the second polysilicon layer 16 is removed by etching to form the movable portion 5a (FIG. 3).
(B)). Then, a second dioxide film 17 is deposited on the first oxide film 14 and the second polysilicon layer 16 (FIG. 3).
(C)) The second dioxide film 1 is formed to form the voids 171.
7 is removed by etching (FIG. 3D).

【0030】次に、第三窒化膜(第三絶縁層)18
(6)を第二ポリシリコン層16上に堆積させ、第二酸
化膜17の表面部の第三窒化膜18をエッチングで除去
する。これにより、第二酸化膜17と第三窒化膜18の
表面は平坦化される(図3(e))。
Next, a third nitride film (third insulating layer) 18
(6) is deposited on the second polysilicon layer 16, and the third nitride film 18 on the surface of the second dioxide film 17 is removed by etching. Thereby, the surfaces of the second dioxide film 17 and the third nitride film 18 are flattened (FIG. 3E).

【0031】次に、第三ポリシリコン層19(7)を第
二酸化膜17および第三窒化膜18の表面上に堆積させ
る(図4(a))。そして、第三ポリシリコン層19の
一部にエッチングホール20を形成する(図4
(b))。このエッチングホール20を介して、例え
ば、フッ素酸蒸気エッチング法を用いて、第一酸化膜1
4および第二酸化膜17を除去する(図4(c))。こ
れにより、第一ポリシリコン層13、第二ポリシリコン
層16および第三ポリシリコン層19で形成された固定
電極、可動電極が一括して形成される。次に、エッチン
グホール20内にポリシリコンを堆積させ、空隙部17
1を遮止し、封止部8を形成する(図4(d))。
Next, a third polysilicon layer 19 (7) is deposited on the surfaces of the second dioxide film 17 and the third nitride film 18 (FIG. 4A). Then, an etching hole 20 is formed in a part of the third polysilicon layer 19 (FIG. 4).
(B)). The first oxide film 1 is etched through the etching hole 20 by using, for example, a fluoric acid vapor etching method.
4 and the second dioxide film 17 are removed (FIG. 4C). As a result, the fixed electrode and the movable electrode formed of the first polysilicon layer 13, the second polysilicon layer 16, and the third polysilicon layer 19 are collectively formed. Next, polysilicon is deposited in the etching hole 20 to form the void 17.
1 to form a sealing portion 8 (FIG. 4D).

【0032】以上のように、実施の形態1による半導体
加速度センサおよびその製造方法によれば、第一窒化膜
12、第一ポリシリコン層13、第一酸化膜14、第二
ポリシリコン層16、第二酸化膜17、第三ポリシリコ
ン層19を連続して半導体シリコン基板11上に堆積で
きる。さらに、エッチングホール20を介して、第一酸
化膜14および第二酸化膜17をフッ素酸蒸気エッチン
グ法で除去して、加速度の変化に対応して位置が変化し
静電容量が変化する可動部5aを第二ポリシリコン層1
6を用いて形成し、その後前記エッチングホール20を
ポリシリコンで塞いで封入した半導体加速度センサの一
体構造を形成でき、また小型で耐衝撃性の高い半導体加
速度センサを得ることができる。
As described above, according to the semiconductor acceleration sensor and the method of manufacturing the same according to the first embodiment, the first nitride film 12, the first polysilicon layer 13, the first oxide film 14, the second polysilicon layer 16, The second dioxide film 17 and the third polysilicon layer 19 can be continuously deposited on the semiconductor silicon substrate 11. Further, the first oxide film 14 and the second dioxide film 17 are removed through the etching hole 20 by the fluoric acid vapor etching method, so that the movable portion 5a whose position changes and the capacitance changes in response to the change in acceleration. To the second polysilicon layer 1
6, and then the etching hole 20 is closed with polysilicon to form an integrated structure of the semiconductor acceleration sensor, and a compact, high-impact semiconductor acceleration sensor can be obtained.

【0033】実施の形態2.図5、図6および図7は、
この発明の実施の形態2による半導体加速度センサを示
す断面図であり、図5において、21は、図1に示した
半導体加速度センサと同一の半導体シリコン基板11上
に形成されるCMOS回路部(集積回路)であり、ま
た、図6において、22は、図1に示した半導体加速度
センサと同一の半導体シリコン基板11上に形成される
バイポーラ回路部(集積回路)である。図7は、図1に
示した半導体加速度センサ、図5に示したCMOS回路
部21および図6に示したバイポーラ回路部22を同一
の半導体シリコン基板11上に形成した場合の断面図で
ある。なお、図1〜図4に示した実施の形態1のものと
同様のものについては同一符号を付し重複説明を省略す
る。
Embodiment 2 FIG. 5, 6, and 7
FIG. 5 is a sectional view showing a semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 5, reference numeral 21 denotes a CMOS circuit unit (integrated) formed on the same semiconductor silicon substrate 11 as the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. In FIG. 6, reference numeral 22 denotes a bipolar circuit section (integrated circuit) formed on the same semiconductor silicon substrate 11 as the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view when the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. 1, the CMOS circuit part 21 shown in FIG. 5, and the bipolar circuit part 22 shown in FIG. 6 are formed on the same semiconductor silicon substrate 11. The same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0034】実施の形態2の半導体加速度センサでは、
CMOS回路部21やバイポーラ回路部22を図1に示
した半導体加速度センサの形成前に、予め半導体シリコ
ン基板11上に形成し、その後半導体加速度センサを同
一半導体シリコン基板11上に一括して形成する。
In the semiconductor acceleration sensor according to the second embodiment,
The CMOS circuit section 21 and the bipolar circuit section 22 are formed on the semiconductor silicon substrate 11 before forming the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. 1, and then the semiconductor acceleration sensors are collectively formed on the same semiconductor silicon substrate 11. .

【0035】次に動作について説明する。半導体加速度
センサに印可された加速度の大きさを検知し、検知結果
を出力信号としてCMOS回路部21や、バイポーラ回
路部22へ出力する。CMOS回路部21やバイポーラ
回路部22はこの半導体加速度センサからの出力信号を
入力、増幅しデジタル処理した後、他の装置(図示せ
ず)へ送信する。
Next, the operation will be described. The magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor is detected, and the detection result is output to the CMOS circuit unit 21 and the bipolar circuit unit 22 as an output signal. The CMOS circuit unit 21 and the bipolar circuit unit 22 input, amplify and digitally process the output signal from the semiconductor acceleration sensor, and then transmit it to another device (not shown).

【0036】以上のように、この実施の形態2の半導体
加速度センサによれば、図1に示した実施の形態1の半
導体加速度センサと信号処理回路等のIC回路部を同一
の半導体シリコン基板11上に一括して形成しているの
で、半導体加速度センサからの加速度に応じた出力を直
ちに入力、増幅し、デジタル演算処理できる小型で耐衝
撃性の高い半導体加速度センサを得ることができ、また
パッケージコストを減少することができる。
As described above, according to the semiconductor acceleration sensor of the second embodiment, the semiconductor acceleration sensor of the first embodiment shown in FIG. Since it is integrally formed on the top, an output corresponding to the acceleration from the semiconductor acceleration sensor can be immediately input and amplified, and a small and highly shock-resistant semiconductor acceleration sensor capable of digital processing can be obtained. Costs can be reduced.

【0037】実施の形態3.図8、図9、図10は、こ
の発明の実施の形態3による半導体加速度センサを示す
断面図(a)および平面図(b)であり、図8におい
て、23は第一ポリシリコン層13の一部に形成された
固定電極、24は第二ポリシリコン層16の一部に形成
された可動部、24aは可動部24の支持部、24bは
支持部24aと可動部24との間に設けられた架橋であ
る。図9において、24cは可動部24の左端部に形成
された左可動電極、24dは可動部24の右端部に形成
された可動電極である右可動電極、23a,23bは左
可動電極24cおよび右可動電極24dにそれぞれ対応
して形成された左固定電極および右固定電極であり、さ
らに図10において、24fは可動電極、24gは可動
電極24fを支持する4本の支持部である。なお、図1
〜図4に示した実施の形態1のものと同様のものについ
ては同一符号を付し重複説明を省略する。
Embodiment 3 8, 9 and 10 are a sectional view (a) and a plan view (b) showing a semiconductor acceleration sensor according to a third embodiment of the present invention. In FIG. A fixed electrode formed in a part, 24 is a movable part formed in a part of the second polysilicon layer 16, 24a is a support part of the movable part 24, 24b is provided between the support part 24a and the movable part 24 Cross-linking. In FIG. 9, reference numeral 24c denotes a left movable electrode formed at the left end of the movable portion 24, 24d denotes a right movable electrode which is a movable electrode formed at the right end of the movable portion 24, and 23a and 23b denote left movable electrodes 24c and right. A left fixed electrode and a right fixed electrode are respectively formed corresponding to the movable electrode 24d. Further, in FIG. 10, reference numeral 24f denotes a movable electrode, and 24g denotes four support portions for supporting the movable electrode 24f. FIG.
The same components as those of the first embodiment shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0038】この実施の形態3における半導体加速度セ
ンサでは、可動部24と支持部24aとの間に2つの架
橋24bを設け、また可動部24の中央部のみで可動電
極24fを支持し、左右に左可動電極24cと右可動電
極24dを設け、さらにまた可動電極24fを複数の支
持部24gにより支持した構造で半導体加速度センサを
形成して、加速度センサの感度のさらなる向上を図るも
のである。
In the semiconductor acceleration sensor according to the third embodiment, two bridges 24b are provided between the movable part 24 and the support part 24a, and the movable electrode 24f is supported only at the central part of the movable part 24, so that the left and right sides are supported. A semiconductor acceleration sensor having a structure in which a left movable electrode 24c and a right movable electrode 24d are provided and a movable electrode 24f is supported by a plurality of support portions 24g is provided to further improve the sensitivity of the acceleration sensor.

【0039】次に動作について説明する。図8に示す半
導体加速度センサでは、可動部24の支持部24aの近
傍に架橋24bを設けており、可動部24は半導体加速
度センサへ印可された加速度の大きさの変化を、固定電
極23と可動部24との間で生じる静電容量の変化とし
て検出し、これにより半導体加速度センサに印可された
加速度の大きさを検出する。また、図9に示す構成の半
導体加速度センサでは、可動部24の中央部のみで可動
部24を支持し、左端部側に左可動電極24cおよび右
端部側に右可動電極24dを形成し、左可動電極24c
および右可動電極24dに対応して左固定電極23aお
よび右固定電極23bが形成されている。左固定電極2
3a、右固定電極23bと左可動電極24c、右可動電
極24dとの間で生じる静電容量の変化で検出し、これ
により半導体加速度センサに印可された加速度の大きさ
を検出する。
Next, the operation will be described. In the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. 8, a bridge 24b is provided in the vicinity of the support portion 24a of the movable portion 24, and the movable portion 24 detects a change in the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor by moving the fixed electrode 23 with the fixed electrode 23. The change is detected as a change in the capacitance generated between the semiconductor acceleration sensor and the unit 24, and thereby the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor is detected. Further, in the semiconductor acceleration sensor having the configuration shown in FIG. 9, the movable portion 24 is supported only at the center of the movable portion 24, and the left movable electrode 24c is formed on the left end portion and the right movable electrode 24d is formed on the right end portion. Movable electrode 24c
A left fixed electrode 23a and a right fixed electrode 23b are formed corresponding to the right movable electrode 24d. Left fixed electrode 2
3a, a change in capacitance between the right fixed electrode 23b, the left movable electrode 24c, and the right movable electrode 24d is detected to detect the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor.

【0040】また、図10に示す半導体加速度センサで
は、可動部24の可動電極24fを4本の支持部24g
で支持し、固定電極23と可動電極24fとの間で生じ
る静電容量の変化を検出して、半導体加速度センサに印
可された加速度の大きさをさらに感度良く検出する。
In the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. 10, the movable electrode 24f of the movable portion 24 is connected to four support portions 24g.
And detects a change in the capacitance generated between the fixed electrode 23 and the movable electrode 24f, thereby detecting the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor with higher sensitivity.

【0041】以上のように、この実施の形態3の半導体
加速度センサによれば、可動部24の支持部の近傍に架
橋24bを設け、また可動部24の中央部のみで可動部
24を支持して、左固定電極23a、右固定電極23b
と左可動電極24c、右可動電極24dとを設け、さら
にまた、可動部24の可動電極24fを4本の支持部2
4gで支持するようにしたので、可動部24のねじれ等
の影響を低減でき、半導体加速度センサに印可された加
速度の変化を固定電極と可動電極との間で生じる静電容
量の変化に基づいて感度良く検出できるので、加速度セ
ンサの感度を向上させ、小型で耐衝撃性の高い半導体加
速度センサを得ることができる。
As described above, according to the semiconductor acceleration sensor of the third embodiment, the bridge 24b is provided near the supporting portion of the movable portion 24, and the movable portion 24 is supported only at the center of the movable portion 24. And left fixed electrode 23a, right fixed electrode 23b
And a left movable electrode 24c and a right movable electrode 24d. Further, the movable electrode 24f of the movable portion 24 is
4 g, the influence of the torsion of the movable portion 24 can be reduced, and the change in acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor can be determined based on the change in capacitance generated between the fixed electrode and the movable electrode. Since the detection can be performed with high sensitivity, the sensitivity of the acceleration sensor can be improved, and a compact and high-impact semiconductor acceleration sensor can be obtained.

【0042】実施の形態4.図11は、この発明の実施
の形態4による半導体加速度センサを示す断面図(a)
および平面図(b)であり、図において、23’は第一
ポリシリコン層13内に形成された下部固定電極、24
は第二ポリシリコン層16の一部に形成された可動部、
25は第三ポリシリコン層19内に形成された上部固定
電極である。なお、図1〜図4に示した実施の形態1の
ものと同様のものについては同一符号を付し重複説明を
省略する。
Embodiment 4 FIG. 11 is a sectional view showing a semiconductor acceleration sensor according to Embodiment 4 of the present invention (a).
FIG. 23B shows a lower fixed electrode formed in the first polysilicon layer 13;
Is a movable part formed on a part of the second polysilicon layer 16,
25 is an upper fixed electrode formed in the third polysilicon layer 19. The same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0043】この実施の形態4の半導体加速度センサで
は、第一ポリシリコン層13内に下部固定電極23’と
して、第二ポリシリコン層16を可動部24として、第
三ポリシリコン層19を上部固定電極25として形成
し、可動部24と上部固定電極25との間および可動部
24と下部固定電極23’との間で生じる静電容量の変
化から半導体加速度センサに印可された加速度の大きさ
を検出し、加速度を検出する感度の向上を図るものであ
る。
In the semiconductor acceleration sensor according to the fourth embodiment, the third polysilicon layer 19 is fixed on the upper side of the first polysilicon layer 13 as the lower fixed electrode 23 ′, the second polysilicon layer 16 as the movable portion 24, and the upper portion. It is formed as an electrode 25, and the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor is determined from the change in the capacitance generated between the movable portion 24 and the upper fixed electrode 25 and between the movable portion 24 and the lower fixed electrode 23 '. It is intended to improve the sensitivity of detecting and detecting acceleration.

【0044】次に動作について説明する。半導体加速度
センサに印可された加速度の大きさを、下部固定電極2
3’と可動部24との間、および上部固定電極25と可
動部24との間の両方で生じる静電容量の変化により検
出する。
Next, the operation will be described. The magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor is determined by the lower fixed electrode 2
The detection is performed based on a change in capacitance generated both between 3 ′ and the movable section 24 and between the upper fixed electrode 25 and the movable section 24.

【0045】以上のように、この実施の形態4の半導体
加速度センサによれば、下部固定電極23’と可動部2
4との間、および上部固定電極25と可動部24との間
の両方で生じる静電容量の変化に基づいて半導体加速度
センサに印可された加速度の大きさをより敏感に検出で
きるので、加速度センサの感度をさらに向上させ、小型
で耐衝撃性の高い半導体加速度センサを得ることができ
る。
As described above, according to the semiconductor acceleration sensor of the fourth embodiment, the lower fixed electrode 23 'and the movable portion 2
4, and the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor can be more sensitively detected based on the change in the capacitance generated both between the upper fixed electrode 25 and the upper fixed electrode 25 and the movable portion 24. The sensitivity of the semiconductor acceleration sensor can be further improved, and a small-sized semiconductor acceleration sensor having high impact resistance can be obtained.

【0046】実施の形態5.図12、図13、図14、
図15は、この発明の実施の形態5による半導体加速度
センサを示す断面図および平面図であり、図12におい
て、26は第二ポリシリコン層16上に形成された可動
電極であり、26a,26bは可動電極26の一部に形
成された複数の梁部であり、27,27a〜27dは可
動電極26内に不純物を拡散して形成された拡散抵抗部
である。なお、図1〜図4に示した実施の形態1のもの
と同様のものについては同一符号を付し重複説明を省略
する。
Embodiment 5 FIG. 12, 13, 14,
FIG. 15 is a sectional view and a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 12, reference numeral 26 denotes a movable electrode formed on the second polysilicon layer 16, and 26a and 26b. Denotes a plurality of beam portions formed on a part of the movable electrode 26, and 27, 27a to 27d denote diffusion resistance portions formed by diffusing impurities into the movable electrode 26. The same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0047】この実施の形態5の半導体加速度センサで
は、第二ポリシリコン層16内に形成された可動電極2
6の一部に、半導体加速度センサに印可された加速度の
大きさに応じてその抵抗値が変化する拡散抵抗部27,
27a〜27dを形成し、この拡散抵抗部27,27a
〜27dの抵抗値を測定することで、印可された加速度
の大きさを高感度で検出するものである。
In the semiconductor acceleration sensor according to the fifth embodiment, the movable electrode 2 formed in the second polysilicon layer 16
6, a diffusion resistance portion 27 whose resistance value changes according to the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor,
27a to 27d are formed, and the diffusion resistance portions 27, 27a are formed.
The magnitude of the applied acceleration is detected with high sensitivity by measuring the resistance value of .about.27d.

【0048】次に動作について説明する。図12に示す
半導体加速度センサでは、第二ポリシリコン層16に形
成された可動電極26の一部に印可された加速度の大き
さに応じてその抵抗値が変化する拡散抵抗部27を形成
している。可動電極26の一部に拡散抵抗部27を形成
したことにより半導体加速度センサへ印可された加速度
の大きさを高感度で検出する。
Next, the operation will be described. In the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. 12, a diffusion resistance portion 27 whose resistance value changes according to the magnitude of acceleration applied to a part of the movable electrode 26 formed on the second polysilicon layer 16 is formed. I have. By forming the diffusion resistance portion 27 in a part of the movable electrode 26, the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor is detected with high sensitivity.

【0049】図13に示す半導体加速度センサでは、可
動電極26の支持部近傍を架橋の構造として、その架橋
部内に拡散抵抗部27が形成され、この抵抗値の変化を
測定することで印可された加速度の大きさを高感度で検
出する。
In the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. 13, the vicinity of the support portion of the movable electrode 26 is formed as a bridge structure, and a diffusion resistance portion 27 is formed in the bridge portion, and the resistance is applied by measuring a change in the resistance value. Detects the magnitude of acceleration with high sensitivity.

【0050】図14に示す半導体加速度センサでは、可
動電極26の支持部近傍を複数の梁部26a,26bで
形成し、その梁部26a,26b内に拡散抵抗部27
a,27bが形成され、この梁部26a,26bは、可
動電極26がねじれ等の影響受けないように働き、印可
された加速度の大きさを高感度で検出する。
In the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. 14, the vicinity of the supporting portion of the movable electrode 26 is formed by a plurality of beams 26a and 26b, and the diffusion resistance 27 is provided in the beams 26a and 26b.
The beam portions 26a and 26b work so that the movable electrode 26 is not affected by torsion and the like, and detect the magnitude of the applied acceleration with high sensitivity.

【0051】図15に示す半導体加速度センサでは、可
動電極26の支持部近傍に複数の拡散抵抗、即ち4つの
拡散抵抗部27a,27b,27c,27dが形成され
ている。この拡散抵抗部27a,27b,27c,27
dでブリッジ回路を形成することで、印可された加速度
の大きさをさらに高感度で検出する。
In the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. 15, a plurality of diffusion resistances, that is, four diffusion resistance parts 27a, 27b, 27c, 27d are formed near the support of the movable electrode 26. These diffusion resistance portions 27a, 27b, 27c, 27
By forming a bridge circuit with d, the magnitude of the applied acceleration is detected with higher sensitivity.

【0052】図16は、図12〜15に示した実施の形
態5の半導体加速度センサにおいて主として拡散抵抗部
27を可動電極26内に形成する製造プロセスを示す説
明図である。図16の(a)は、不純物注入以前を示
し、図16(b)は不純物注入後の状態を示す。なお、
その他の製造プロセスは図2〜図4に示した実施の形態
1のものと同様であるため、ここでは重複説明を省略す
る。まず、図16(a)に示すように、第二ポリシリコ
ン層16をエッチングして可動電極26を形成した後、
レジスト膜28を第一酸化膜14および第二ポリシリコ
ン層16の表面へ塗布する。そして、拡散抵抗部27を
形成する箇所に相当する部分のレジスト膜28をエッチ
ングで除去した後、用途に応じて、例えば硼素(B)、
燐(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)等の不純
物を注入し拡散抵抗部27を形成する。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a manufacturing process for forming mainly the diffusion resistance portion 27 in the movable electrode 26 in the semiconductor acceleration sensor according to the fifth embodiment shown in FIGS. 16A shows a state before the impurity implantation, and FIG. 16B shows a state after the impurity implantation. In addition,
Other manufacturing processes are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. First, as shown in FIG. 16A, after the second polysilicon layer 16 is etched to form the movable electrode 26,
A resist film 28 is applied to the surfaces of the first oxide film 14 and the second polysilicon layer 16. Then, after removing the resist film 28 at a portion corresponding to the position where the diffusion resistance portion 27 is formed by etching, for example, boron (B),
Impurities such as phosphorus (P), arsenic (As), and antimony (Sb) are implanted to form the diffusion resistance portion 27.

【0053】以上のように、この実施の形態5の半導体
加速度センサによれば、可動電極26の一部に半導体加
速度センサに印可された加速度の大きさに応じてその抵
抗値が変化する拡散抵抗部27,27a〜27dを形成
して、半導体加速度センサへ印可された加速度の大きさ
を高感度で検出し、また可動電極26の支持部近傍を複
数の梁部26a,26bで形成しているので可動電極2
6がねじれ等の影響を受けにくく、また小型で耐衝撃性
の高い半導体加速度センサを得ることができる。
As described above, according to the semiconductor acceleration sensor of the fifth embodiment, the diffusion resistance whose resistance value changes in part of the movable electrode 26 in accordance with the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor. The portions 27, 27a to 27d are formed to detect the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor with high sensitivity, and the vicinity of the supporting portion of the movable electrode 26 is formed by a plurality of beams 26a, 26b. So movable electrode 2
The semiconductor acceleration sensor 6 is less susceptible to torsion and the like, and a small and high-impact semiconductor acceleration sensor can be obtained.

【0054】実施の形態6.図17は、この発明の実施
の形態6による半導体加速度センサを示す断面図であ
り、図において、29は可動電極26内の支持部近傍に
設けられた拡散抵抗部27の下部に形成された薄肉部で
ある。なお、図12〜16に示した実施の形態5のもの
と同様のものについては同一符号を付し重複説明を省略
する。
Embodiment 6 FIG. FIG. 17 is a sectional view showing a semiconductor acceleration sensor according to a sixth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 29 denotes a thin wall formed below a diffusion resistance section 27 provided near a support section in a movable electrode 26. Department. The same components as those of the fifth embodiment shown in FIGS. 12 to 16 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

【0055】この実施の形態6の半導体加速度センサで
は、可動電極26内の一部に設けられた拡散抵抗部27
の下部に薄肉部29を形成することで、印可された加速
度の大きさをさらに高感度で検出するものである。
In the semiconductor acceleration sensor according to the sixth embodiment, the diffusion resistance portion 27 provided in a part of the movable electrode 26 is provided.
The thickness of the applied acceleration is detected with higher sensitivity by forming the thin portion 29 at the lower part of.

【0056】次に動作について説明する。可動電極26
の支持部近傍に設けられた拡散抵抗部27の下部に形成
された薄肉部29の存在により、印可された加速度の大
きさをさらに高感度で検出する。
Next, the operation will be described. Movable electrode 26
The magnitude of the applied acceleration is detected with higher sensitivity by the presence of the thin portion 29 formed below the diffusion resistance portion 27 provided in the vicinity of the support portion.

【0057】図18は、図17に示した薄肉部29を備
えた可動電極26を持つ半導体加速度センサの製造プロ
セスを示す説明図である。図18の(a)に示すよう
に、第一窒化膜12および第一ポリシリコン層13の表
面の一部に第一酸化膜14を堆積させ、次に空隙部17
1となる部分を残すようにエッチングにより第一酸化膜
14の一部を除去する。その後、第二窒化膜15を第一
ポリシリコン層13の表面に堆積させる。そして、第一
酸化膜14の表面部に堆積された第二窒化膜15(図示
せず)の表面部を、第一酸化膜14と第二窒化膜15の
表面が平坦になるようにエッチングを行う。その後、第
一酸化膜14上に薄肉部29に対応する部分を残すよう
にして第一酸化膜14の全体をエッチングし台形形状1
41を形成する(図18の(b))。さらに、第二ポリ
シリコン層16を第一酸化膜14および第二窒化膜15
の表面上に堆積させる(図18の(c))。
FIG. 18 is an explanatory view showing a manufacturing process of the semiconductor acceleration sensor having the movable electrode 26 having the thin portion 29 shown in FIG. As shown in FIG. 18A, a first oxide film 14 is deposited on a part of the surface of the first nitride film 12 and the first polysilicon layer 13, and then a void 17 is formed.
A portion of the first oxide film 14 is removed by etching so as to leave a portion that becomes 1. After that, a second nitride film 15 is deposited on the surface of the first polysilicon layer 13. Then, the surface of the second nitride film 15 (not shown) deposited on the surface of the first oxide film 14 is etched so that the surfaces of the first oxide film 14 and the second nitride film 15 become flat. Do. After that, the entire first oxide film 14 is etched so as to leave a portion corresponding to the thin portion 29 on the first oxide film 14, and the trapezoidal shape 1 is formed.
41 are formed (FIG. 18B). Further, the second polysilicon layer 16 is formed by the first oxide film 14 and the second nitride film 15.
(FIG. 18C).

【0058】その後、第二ポリシリコン層16をエッチ
ングして可動電極26を形成した後(図18の
(d))、レジスト膜28を第二ポリシリコン層16と
第二ポリシリコン層16の一部としての可動電極26上
に塗布する。その後、拡散抵抗部27に相当する部分の
レジスト膜28を除去し、不純物を注入し拡散抵抗部2
7を形成する(図18の(e))。その後の製造プロセ
スは、図2〜図4に示した実施の形態1の半導体加速度
センサの製造プロセスと同様なので説明を省略する。
Thereafter, the movable electrode 26 is formed by etching the second polysilicon layer 16 (FIG. 18D), and then a resist film 28 is formed on the second polysilicon layer 16 and the second polysilicon layer 16. It is applied on the movable electrode 26 as a part. After that, the resist film 28 at a portion corresponding to the diffusion resistance portion 27 is removed, and an impurity is implanted into the diffusion resistance portion 2.
7 is formed (FIG. 18E). The subsequent manufacturing process is the same as the manufacturing process of the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment shown in FIGS.

【0059】以上のように、この実施の形態6の半導体
加速度センサによれば、拡散抵抗部27の下部に薄肉部
29を形成したことで、印可された加速度の大きさをさ
らに高感度で検出することができ、また小型で耐衝撃性
の高い半導体加速度センサを得ることができる。
As described above, according to the semiconductor acceleration sensor of the sixth embodiment, since the thin portion 29 is formed below the diffusion resistance portion 27, the magnitude of the applied acceleration can be detected with higher sensitivity. And a semiconductor acceleration sensor having a small size and high impact resistance can be obtained.

【0060】実施の形態7.図19および図21は、こ
の発明の実施の形態7による半導体加速度センサを示す
断面図(a)および平面図(b)であり、図において、
30は第二ポリシリコン層16の一部に形成された可動
電極、31は第一ポリシリコン層13の一部に形成され
た下部固定電極、32および33はそれぞれ可動電極3
0および下部固定電極31からの信号を外部の装置(図
示せず)に出力する配線であり、第一ポリシリコン層1
3、第二ポリシリコン層16、第三ポリシリコン層19
に不純物を拡散して形成される。34は第三ポリシリコ
ン層19内に形成された上部固定電極である。なお、図
1〜図4に示した実施の形態1のものと同様のものにつ
いては同一符号を付し重複説明を省略する。
Embodiment 7 FIG. 19 and 21 are a sectional view (a) and a plan view (b) showing a semiconductor acceleration sensor according to Embodiment 7 of the present invention.
30 is a movable electrode formed on a part of the second polysilicon layer 16, 31 is a lower fixed electrode formed on a part of the first polysilicon layer 13, and 32 and 33 are movable electrodes 3 respectively.
0 and a signal for outputting a signal from the lower fixed electrode 31 to an external device (not shown).
3, the second polysilicon layer 16, the third polysilicon layer 19
Is formed by diffusing impurities into the substrate. 34 is an upper fixed electrode formed in the third polysilicon layer 19. The same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0061】この実施の形態7の半導体加速度センサで
は、第一ポリシリコン層13および第二ポリシリコン層
16内に不純物を拡散して上部固定電極34および下部
固定電極31と可動電極30および配線32,33とを
形成し、耐衝撃性が高く、半導体加速度センサに印可さ
れた加速度の変化を高感度で検出するものである。
In the semiconductor acceleration sensor according to the seventh embodiment, impurities are diffused into first polysilicon layer 13 and second polysilicon layer 16 to form upper fixed electrode 34 and lower fixed electrode 31, movable electrode 30 and wiring 32. , 33 are formed to have high shock resistance and detect a change in acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor with high sensitivity.

【0062】次に動作について説明する。半導体加速度
センサに印可された加速度の変化を、可動電極30と上
部固定電極34との間および可動電極30と下部固定電
極31との間で発生する静電容量の変化を高感度で検知
し配線32および33を介して外部装置(図示せず)へ
出力する。
Next, the operation will be described. The change in the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor is detected with high sensitivity by detecting the change in the capacitance generated between the movable electrode 30 and the upper fixed electrode 34 and between the movable electrode 30 and the lower fixed electrode 31 with high sensitivity. Output to an external device (not shown) via 32 and 33.

【0063】図20および図22は、図19および図2
1に示した実施の形態7の半導体加速度センサの製造プ
ロセスを示す説明図である。図20は、下部固定電極3
1および可動電極30の形成までの製造プロセスを示
し、図20は第三ポリシリコン層19へ不純物を拡散し
て上部固定電極34を形成するまでの製造プロセスを示
す説明図である。なお、図1〜図4に示した実施の形態
1のものと同様のものについては同一符号を付し重複説
明を省略する。
FIGS. 20 and 22 correspond to FIGS.
FIG. 28 is an explanatory diagram showing the manufacturing process of the semiconductor acceleration sensor according to the seventh embodiment shown in FIG. FIG. 20 shows the lower fixed electrode 3.
FIG. 20 is an explanatory view showing a manufacturing process up to the formation of the upper fixed electrode 34 by diffusing impurities into the third polysilicon layer 19. The same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0064】図20の(a)に示すように、半導体シリ
コン基板11上に堆積された第一窒化膜12上に、第一
ポリシリコン層13を堆積し、第一ポリシリコン層13
の一部をエッチング除去する。つぎに、第一ポリシリコ
ン層13の一部に不純物の拡散を行い、下部固定電極3
1を形成する(図20の(b))。さらに、第一酸化膜
14を第一窒化膜12、第一ポリシリコン層13および
第一ポリシリコン層13内の下部固定電極31上に堆積
させた後(図20の(c))、空隙となる部分を残すよ
う第一酸化膜14をエッチングで除去し、その後、第一
ポリシリコン層13および下部固定電極31上に第二窒
化膜15を堆積させ、第一酸化膜14上部に堆積された
第二窒化膜15をエッチングして除去する。さらに、第
一酸化膜14と第二窒化膜15の表面をエッチングで平
坦化させる。そして、平坦化された第一酸化膜14およ
び第二窒化膜15上に第二ポリシリコン層16を堆積さ
せる(図20の(d))。
As shown in FIG. 20A, a first polysilicon layer 13 is deposited on a first nitride film 12 deposited on a semiconductor silicon substrate 11.
Is partially removed by etching. Next, an impurity is diffused into a part of the first polysilicon layer 13 to form the lower fixed electrode 3.
1 (FIG. 20B). Further, after the first oxide film 14 is deposited on the first nitride film 12, the first polysilicon layer 13, and the lower fixed electrode 31 in the first polysilicon layer 13 (FIG. 20 (c)), The first oxide film 14 was removed by etching so as to leave a portion, and then the second nitride film 15 was deposited on the first polysilicon layer 13 and the lower fixed electrode 31, and was deposited on the first oxide film 14. The second nitride film 15 is removed by etching. Further, the surfaces of the first oxide film 14 and the second nitride film 15 are flattened by etching. Then, a second polysilicon layer 16 is deposited on the planarized first oxide film 14 and second nitride film 15 (FIG. 20D).

【0065】次に可動電極30である可動部を形成する
ため、第二ポリシリコン層16の一部をエッチングで除
去する。その後、第二ポリシリコン層16内に不純物を
拡散し、可動電極30を第二ポリシリコン層16内に形
成する(図20の(e))。その後、第三窒化膜18を
第二ポリシリコン層16および可動電極30の表面上の
堆積させる。
Next, in order to form a movable portion which is the movable electrode 30, a part of the second polysilicon layer 16 is removed by etching. Thereafter, impurities are diffused in the second polysilicon layer 16 to form the movable electrode 30 in the second polysilicon layer 16 (FIG. 20E). Thereafter, a third nitride film 18 is deposited on the surface of the second polysilicon layer 16 and the movable electrode 30.

【0066】つぎに、図22に示すように、第三窒化膜
18の表面に第三ポリシリコン層19を堆積させた後
(図22の(a))、第三ポリシリコン層19内に不純
物の拡散を行い上部固定電極34を形成する(図22の
(b))。次に、第三ポリシリコン層19内にエッチン
グホール20を形成し(図22の(c))、エッチング
ホール20を介して、例えば、フッ素酸蒸気エッチング
法を用いて第一酸化膜14および第二酸化膜17を除去
する(図22の(d))。
Next, as shown in FIG. 22, after a third polysilicon layer 19 is deposited on the surface of the third nitride film 18 (FIG. 22 (a)), impurities are contained in the third polysilicon layer 19. Is formed to form an upper fixed electrode 34 (FIG. 22B). Next, an etching hole 20 is formed in the third polysilicon layer 19 (FIG. 22C), and the first oxide film 14 and the second oxide film 14 are formed through the etching hole 20 using, for example, a fluoric acid vapor etching method. The dioxide film 17 is removed (FIG. 22D).

【0067】これにより、第一ポリシリコン層13、第
二ポリシリコン層16および第三ポリシリコン層19で
形成された下部固定電極31、上部固定電極34および
可動電極30が一括して形成される。その後、エッチン
グホール20にポリシリコンを堆積して空隙部171を
封止して半導体加速度センサを形成する(図22の
(e))。
Thus, the lower fixed electrode 31, the upper fixed electrode 34, and the movable electrode 30 formed of the first polysilicon layer 13, the second polysilicon layer 16, and the third polysilicon layer 19 are formed at a time. . Thereafter, polysilicon is deposited in the etching hole 20 to seal the gap 171 to form a semiconductor acceleration sensor (FIG. 22E).

【0068】以上のように、この実施の形態7の半導体
加速度センサによれば、第一ポリシリコン層13および
第二ポリシリコン層16内に不純物を拡散して上部固定
電極34および下部固定電極31と可動電極30および
配線32,33とを形成したので、耐衝撃性が高く、半
導体加速度センサに印可された加速度の変化を高感度で
検出することができ、さらに小型で耐衝撃性の高い半導
体加速度センサを得ることができる。
As described above, according to the semiconductor acceleration sensor of the seventh embodiment, the impurities are diffused into first polysilicon layer 13 and second polysilicon layer 16 and upper fixed electrode 34 and lower fixed electrode 31 are diffused. And the movable electrode 30 and the wirings 32 and 33 are formed, the impact resistance is high, the change in acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor can be detected with high sensitivity, and the semiconductor device is small and has high impact resistance. An acceleration sensor can be obtained.

【0069】実施の形態8.図23は、この発明の実施
の形態8による半導体加速度センサを示す断面図(a)
および平面図(b)であり、図において、31は第一ポ
リシリコン層13の一部に形成された下部固定電極、3
5は駆動電極であり、下部固定電極31と分離して形成
されている。なお、図1〜図4に示した実施の形態1の
ものと同様のものについては同一符号を付し重複説明を
省略する。
Embodiment 8 FIG. FIG. 23 is a sectional view showing a semiconductor acceleration sensor according to an eighth embodiment of the present invention.
And a plan view (b), in which 31 is a lower fixed electrode formed on a part of the first polysilicon layer 13, 3
Reference numeral 5 denotes a drive electrode, which is formed separately from the lower fixed electrode 31. The same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0070】この実施の形態8の半導体加速度センサで
は、駆動電極35に電圧を加えると、駆動電極35と可
動電極30との間に静電力が発生し、この静電力の大き
さに従って可動電極30が変位する。この変位の量を下
部固定電極31が検出して可動電極30の損傷の有無を
事前に判断する自己診断機能を有するものである。
In the semiconductor acceleration sensor according to the eighth embodiment, when a voltage is applied to the drive electrode 35, an electrostatic force is generated between the drive electrode 35 and the movable electrode 30, and the movable electrode 30 is moved according to the magnitude of the electrostatic force. Is displaced. The lower fixed electrode 31 detects the amount of this displacement, and has a self-diagnosis function of determining in advance whether the movable electrode 30 is damaged.

【0071】次に動作について説明する。第一ポリシリ
コン層13内に下部固定電極31と駆動電極35が形成
され、第二ポリシリコン層16内に可動電極26が形成
され、さらに可動電極26内に可動電極30が形成され
ている。例えば、半導体加速度センサの機能を自己診断
するため、駆動電極35に電圧を加えると、駆動電極3
5と可動電極30との間に静電力が発生し、この静電力
の大きさに従って可動電極30が変位する。この変位の
量を下部固定電極31が検出して可動電極30の損傷の
有無を判断する。
Next, the operation will be described. A lower fixed electrode 31 and a drive electrode 35 are formed in the first polysilicon layer 13, a movable electrode 26 is formed in the second polysilicon layer 16, and a movable electrode 30 is formed in the movable electrode 26. For example, when a voltage is applied to the drive electrode 35 in order to self-diagnose the function of the semiconductor acceleration sensor, the drive electrode 3
An electrostatic force is generated between the movable electrode 5 and the movable electrode 30, and the movable electrode 30 is displaced according to the magnitude of the electrostatic force. The amount of this displacement is detected by the lower fixed electrode 31 to determine whether the movable electrode 30 is damaged.

【0072】以上のように、この実施の形態8の半導体
加速度センサによれば、駆動電極35に電圧を加えると
可動電極30と駆動電極35との間で静電力が発生し、
この静電力により生じた可動電極26の変位を下部固定
電極31が検出して可動電極26の損傷の有無を自己診
断でき、さらに小型で耐衝撃性の高い半導体加速度セン
サを得ることができる。
As described above, according to the semiconductor acceleration sensor of the eighth embodiment, when a voltage is applied to the drive electrode 35, an electrostatic force is generated between the movable electrode 30 and the drive electrode 35,
The displacement of the movable electrode 26 caused by the electrostatic force is detected by the lower fixed electrode 31 so that the presence or absence of damage to the movable electrode 26 can be self-diagnosed, and a compact and high-impact semiconductor acceleration sensor can be obtained.

【0073】実施の形態9.図24は、この発明の実施
の形態9による半導体加速度センサを示す断面図(a)
および平面図(b)である。なお、図1〜図4、図14
および図23に示した実施の形態1,5,8のものと同
様のものについては同一符号を付し重複説明を省略す
る。
Embodiment 9 FIG. 24 is a sectional view showing a semiconductor acceleration sensor according to Embodiment 9 of the present invention.
And a plan view (b). 1 to 4 and FIG.
Components similar to those of the first, fifth, and eighth embodiments shown in FIG. 23 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0074】この実施の形態9の半導体加速度センサで
は、駆動電極35に電圧を加えることで、静電力が発生
し、この静電力により可動電極26が変位し、この可動
電極26の変位の大きさを拡散抵抗部27が検知して可
動電極26の損傷の有無を検知する自己診断機能を有す
るものである。
In the semiconductor acceleration sensor according to the ninth embodiment, an electrostatic force is generated by applying a voltage to the drive electrode 35, and the movable electrode 26 is displaced by the electrostatic force. Is detected by the diffusion resistance section 27 to detect whether or not the movable electrode 26 is damaged.

【0075】次に動作について説明する。第一ポリシリ
コン層13内に駆動電極35が形成され、第二ポリシリ
コン層16内に可動電極26が形成され、さらに可動電
極26内に可動電極30が形成されている。例えば、半
導体加速度センサの機能を自己診断するため、駆動電極
35に電圧を加えると、駆動電極35と可動電極30と
の間に静電力が発生し、この静電力の大きさに従って可
動電極30が変位する。この変位の量を拡散抵抗部27
が検出して可動電極30の損傷の有無を判断する。
Next, the operation will be described. A drive electrode 35 is formed in the first polysilicon layer 13, a movable electrode 26 is formed in the second polysilicon layer 16, and a movable electrode 30 is formed in the movable electrode 26. For example, when a voltage is applied to the drive electrode 35 in order to self-diagnose the function of the semiconductor acceleration sensor, an electrostatic force is generated between the drive electrode 35 and the movable electrode 30, and the movable electrode 30 is moved according to the magnitude of the electrostatic force. Displace. The amount of this displacement is determined by the diffusion resistance 27
Is detected to determine whether the movable electrode 30 is damaged.

【0076】以上のように、この実施の形態9の半導体
加速度センサによれば、駆動電極35に電圧を加えると
可動電極30と駆動電極35との間の静電力が発生し、
この静電力により生じた可動電極30の変位を拡散抵抗
部27が検出して可動電極26の損傷の有無を自己診断
でき、さらに小型で耐衝撃性の高い半導体加速度センサ
を得ることができる。
As described above, according to the semiconductor acceleration sensor of the ninth embodiment, when a voltage is applied to the drive electrode 35, an electrostatic force is generated between the movable electrode 30 and the drive electrode 35,
The diffusion resistor 27 detects the displacement of the movable electrode 30 caused by the electrostatic force, and the self-diagnosis of the presence or absence of damage to the movable electrode 26 can be performed. Further, a small-sized semiconductor acceleration sensor having high impact resistance can be obtained.

【0077】実施の形態10.図25は、この発明の実
施の形態10による半導体加速度センサを示す断面図
(a)および平面図(b)であり、図において、235
は第三ポリシリコン層19の一部に形成された駆動電極
である。なお、図1〜図4、および図21に示した実施
の形態1,7のものと同様のものについては同一符号を
付し重複説明を省略する。
Embodiment 10 FIG. FIG. 25 is a sectional view (a) and a plan view (b) showing a semiconductor acceleration sensor according to Embodiment 10 of the present invention.
Is a drive electrode formed on a part of the third polysilicon layer 19. The same components as those in Embodiments 1 and 7 shown in FIGS. 1 to 4 and FIG. 21 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0078】この実施の形態9の半導体加速度センサで
は、駆動電極235に電圧を加えると、可動電極30と
駆動電極235との間および下部固定電極31と可動電
極30との間に静電力が発生し、可動部である可動電極
30の位置が変位する。その位置の変位を下部固定電極
31で検出し、可動部である可動電極30の損傷の有無
を自己診断するものである。
In the semiconductor acceleration sensor according to the ninth embodiment, when a voltage is applied to drive electrode 235, an electrostatic force is generated between movable electrode 30 and drive electrode 235 and between lower fixed electrode 31 and movable electrode 30. Then, the position of the movable electrode 30, which is a movable portion, is displaced. The displacement of the position is detected by the lower fixed electrode 31, and self-diagnosis is made as to whether or not the movable electrode 30, which is a movable portion, is damaged.

【0079】次に動作について説明する。第二ポリシリ
コン層16内に可動電極30が形成され、第一ポリシリ
コン層13内に下部固定電極31が形成され、第三ポリ
シリコン層19内に駆動電極235が形成されるので、
駆動電極235に電圧を加え、可動電極30と駆動電極
235との間および下部固定電極31と可動電極30と
の間に静電力が発生する。この静電力により、可動部で
ある可動電極30の位置が変位する。その位置の変位に
より生じた可動電極30とその下部の下部固定電極31
との間の静電容量の変化を下部固定電極31が検出す
る。
Next, the operation will be described. Since the movable electrode 30 is formed in the second polysilicon layer 16, the lower fixed electrode 31 is formed in the first polysilicon layer 13, and the drive electrode 235 is formed in the third polysilicon layer 19,
A voltage is applied to the drive electrode 235, and an electrostatic force is generated between the movable electrode 30 and the drive electrode 235 and between the lower fixed electrode 31 and the movable electrode 30. Due to this electrostatic force, the position of the movable electrode 30, which is a movable part, is displaced. The movable electrode 30 generated by the displacement of the position and the lower fixed electrode 31 below the movable electrode 30
The lower fixed electrode 31 detects a change in capacitance between the lower fixed electrode 31.

【0080】以上のように、この実施の形態10の半導
体加速度センサによれば、駆動電極235に電圧を加え
ると可動電極30と駆動電極235との間および可動電
極30と下部固定電極31との間で静電力が発生し、こ
の静電力により生じた可動電極30の変位を下部固定電
極31が検出して可動電極30の損傷の有無を自己診断
でき、さらに小型で耐衝撃性の高い半導体加速度センサ
を得ることができる。
As described above, according to the semiconductor acceleration sensor of the tenth embodiment, when a voltage is applied to drive electrode 235, the potential between movable electrode 30 and drive electrode 235 and the potential between movable electrode 30 and lower fixed electrode 31 become higher. The lower fixed electrode 31 detects the displacement of the movable electrode 30 caused by the electrostatic force, and can self-diagnose whether the movable electrode 30 is damaged. A sensor can be obtained.

【0081】実施の形態11.図26は、この発明の実
施の形態11による半導体加速度センサを示す断面図
(a)および平面図(b)であり、図において、335
は、第一ポリシリコン層13の一部に形成された駆動電
極であり、下部固定電極31とは分離して形成されてい
る。なお、図1〜図4、図21および図25に示した実
施の形態1,7および10のものと同様のものについて
は同一符号を付し重複説明を省略する。
Embodiment 11 FIG. FIG. 26 is a sectional view (a) and a plan view (b) showing a semiconductor acceleration sensor according to Embodiment 11 of the present invention.
Are drive electrodes formed on a part of the first polysilicon layer 13 and are formed separately from the lower fixed electrode 31. The same components as those in the first, seventh and tenth embodiments shown in FIGS. 1 to 4, 21 and 25 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0082】この実施の形態11の半導体加速度センサ
では、駆動電極335に電圧を加えて、可動電極30と
駆動電極335との間および下部固定電極31と可動電
極30との間に静電力が発生し、可動部である可動電極
30の位置が変位する。その位置の変位を下部固定電極
31および上部固定電極34で検出し、可動部である可
動電極30の損傷の有無を自己診断するものである。
In the semiconductor acceleration sensor according to the eleventh embodiment, a voltage is applied to drive electrode 335 to generate an electrostatic force between movable electrode 30 and drive electrode 335 and between lower fixed electrode 31 and movable electrode 30. Then, the position of the movable electrode 30, which is a movable portion, is displaced. The displacement of the position is detected by the lower fixed electrode 31 and the upper fixed electrode 34, and the self-diagnosis of the damage of the movable electrode 30 as the movable portion is performed.

【0083】次に動作について説明する。第二ポリシリ
コン層16内に可動電極30を形成させ、第一ポリシリ
コン層13内に下部固定電極31と駆動電極335とを
形成させている。駆動電極335は下部固定電極31と
分離されて形成されている。第三ポリシリコン層19に
上部固定電極34が形成されている。駆動電極335に
電圧を加えると、可動電極30と下部固定電極31や上
部固定電極34との間に静電力が発生し、この静電力に
より可動部である可動電極30の位置が変位する。この
変位により各電極間の静電容量が変化し、この静電容量
の変化を下部固定電極31および上部固定電極34の両
方が検出する。
Next, the operation will be described. The movable electrode 30 is formed in the second polysilicon layer 16, and the lower fixed electrode 31 and the drive electrode 335 are formed in the first polysilicon layer 13. The drive electrode 335 is formed separately from the lower fixed electrode 31. An upper fixed electrode 34 is formed on the third polysilicon layer 19. When a voltage is applied to the drive electrode 335, an electrostatic force is generated between the movable electrode 30 and the lower fixed electrode 31 or the upper fixed electrode 34, and the position of the movable electrode 30, which is a movable portion, is displaced by the electrostatic force. This displacement changes the capacitance between the electrodes, and both the lower fixed electrode 31 and the upper fixed electrode 34 detect the change in the capacitance.

【0084】以上のように、この実施の形態11の半導
体加速度センサによれば、駆動電極335に電圧を加え
ると可動電極30と下部固定電極31または上部固定電
極34との間で静電力が発生し、この静電力により生じ
た可動電極30の変位を下部固定電極31または上部固
定電極34が検出することで可動電極30の損傷の有無
を自己診断でき、さらに小型で耐衝撃性の高い半導体加
速度センサを得ることができる。
As described above, according to the semiconductor acceleration sensor of the eleventh embodiment, when a voltage is applied to drive electrode 335, an electrostatic force is generated between movable electrode 30 and lower fixed electrode 31 or upper fixed electrode 34. However, by detecting the displacement of the movable electrode 30 caused by the electrostatic force by the lower fixed electrode 31 or the upper fixed electrode 34, the presence or absence of damage to the movable electrode 30 can be self-diagnosed. A sensor can be obtained.

【0085】実施の形態12.図27および28は、こ
の発明の実施の形態12による半導体加速度センサチッ
プを示す断面図であり、図において、36はリードフレ
ーム、37はワイヤボンド、39は半導体加速度セン
サ、40は半導体加速度センサとCMOS回路等の集積
回路が一体化された半導体加速度センサ、そして38は
半導体加速度センサ39および40を封止する樹脂モー
ルドである。
Embodiment 12 FIG. 27 and 28 are cross-sectional views showing a semiconductor acceleration sensor chip according to Embodiment 12 of the present invention. In the drawings, reference numeral 36 denotes a lead frame, 37 denotes a wire bond, 39 denotes a semiconductor acceleration sensor, and 40 denotes a semiconductor acceleration sensor. A semiconductor acceleration sensor in which an integrated circuit such as a CMOS circuit is integrated, and a resin mold 38 seals the semiconductor acceleration sensors 39 and 40.

【0086】この実施の形態12の半導体加速度センサ
チップでは、実施の形態1〜11に示した半導体加速度
センサを樹脂モールド38で封止してパッケージ化した
ものである。
In the semiconductor acceleration sensor chip of the twelfth embodiment, the semiconductor acceleration sensor shown in the first to eleventh embodiments is packaged by sealing with a resin mold 38.

【0087】次に動作について説明する。図27および
図28の(a)〜(d)は、半導体加速度センサ39、
集積回路付半導体加速度センサ40(図27、図28の
(a))をリードフレーム36に接着後(図27、図2
8の(b))、半導体加速度センサ39,40とリード
フレーム36とを結線し(図27、図28の(c))、
リードフレーム36に結線された半導体加速度センサ3
9,40を樹脂モールド38で完全に封止して、小型で
耐衝撃性の高い一体構造型の半導体加速度センサチップ
を形成する(図27、図28の(d))。なお、半導体
加速度センサ39および40の動作は実施の形態1〜1
1で説明したのでここでは省略する。
Next, the operation will be described. 27 (a) to (d) show the semiconductor acceleration sensor 39,
After the semiconductor acceleration sensor with integrated circuit 40 (FIG. 27, FIG. 28A) is adhered to the lead frame 36 (FIG. 27, FIG. 2).
8 (b)), the semiconductor acceleration sensors 39 and 40 are connected to the lead frame 36 (FIGS. 27 and 28 (c)).
Semiconductor acceleration sensor 3 connected to lead frame 36
9 and 40 are completely sealed with a resin mold 38 to form a small-sized, high-impact semiconductor acceleration sensor chip having an integral structure (FIGS. 27 and 28 (d)). The operations of the semiconductor acceleration sensors 39 and 40 are described in Embodiments 1 to 1.
1 has been described, and will not be described here.

【0088】以上のように、この実施の形態12の半導
体加速度センサチップによれば、実施の形態1〜11の
半導体加速度センサをパッケージ内に一体構造で一括し
て製造するのでパッケージコストを低減でき、小型で耐
衝撃性の高い半導体加速度センサチップを得ることがで
きる。
As described above, according to the semiconductor acceleration sensor chip of the twelfth embodiment, the semiconductor acceleration sensors of the first to eleventh embodiments are integrally manufactured in a single package in a package, so that the package cost can be reduced. Thus, a semiconductor acceleration sensor chip having a small size and high impact resistance can be obtained.

【0089】[0089]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明によ
れば、第一絶縁層、第一ポリシリコン層、第二絶縁層、
第二ポリシリコン層、第三絶縁層および第三ポリシリコ
ン層を一体型構造で構成し、さらに封止された空隙部内
に第二ポリシリコン層の一部を可動部として構成したの
で、小型で高い耐衝撃性の機能を有し、印可された加速
度を高感度で検出できる効果がある。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the first insulating layer, the first polysilicon layer, the second insulating layer,
Since the second polysilicon layer, the third insulating layer, and the third polysilicon layer are configured as an integrated structure, and a part of the second polysilicon layer is configured as a movable part in the sealed gap, the size is small. It has a high impact resistance function, and has the effect of detecting the applied acceleration with high sensitivity.

【0090】請求項2記載の発明によれば、第一絶縁
層、第一ポリシリコン層、第一酸化膜、第二絶縁層、第
二ポリシリコン層、第二酸化膜、第三絶縁層および第三
ポリシリコン層を順に半導体微細加工製造プロセスで一
体型構造で製造し、第一酸化膜および第二酸化膜をエッ
チングにより一括して除去して空隙部を作り可動部を形
成し、最後にエッチングホールを封止して空隙部を密封
して半導体加速度センサを製造するように構成したの
で、一体構造型の半導体加速度センサを高歩留まりで効
率よく製造できる効果がある。
According to the second aspect of the present invention, the first insulating layer, the first polysilicon layer, the first oxide film, the second insulating layer, the second polysilicon layer, the second dioxide film, the third insulating layer, and the The three polysilicon layers are sequentially manufactured in an integrated structure by a semiconductor microfabrication manufacturing process, the first oxide film and the second dioxide film are collectively removed by etching to form a void portion, thereby forming a movable portion, and finally, an etching hole. The semiconductor acceleration sensor is manufactured by encapsulating the semiconductor acceleration sensor by sealing the gap, thereby providing an effect of efficiently manufacturing the semiconductor acceleration sensor of an integral structure at a high yield.

【0091】請求項3記載の発明によれば、半導体加速
度センサと集積回路とを同一半導体基板上に形成して集
積回路と一体型の半導体加速度センサを構成したので、
半導体加速度センサをコンパクトに製造でき、また検出
された出力を直ちに効率良く処理できる効果がある。
According to the third aspect of the present invention, the semiconductor acceleration sensor and the integrated circuit are formed on the same semiconductor substrate to form a semiconductor acceleration sensor integrated with the integrated circuit.
The semiconductor acceleration sensor can be manufactured compactly and the detected output can be immediately and efficiently processed.

【0092】請求項4記載の発明によれば、可動電極と
固定電極との間の静電容量の大きさを検出して半導体加
速度センサに印可された加速度の大きさを検出するよう
に構成したので、印可された加速度を高感度で検出でき
る効果がある。
According to the present invention, the magnitude of the capacitance between the movable electrode and the fixed electrode is detected to detect the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor. Therefore, there is an effect that the applied acceleration can be detected with high sensitivity.

【0093】請求項5記載の発明によれば、可動部を2
つの架橋で支持するように構成したので、可動部のねじ
れ等の影響を低減でき、半導体加速度センサに印可され
た加速度の大きさをさらに高感度で検出できる効果があ
る。
According to the fifth aspect of the present invention, the movable portion has two
Since the structure is configured to be supported by the two bridges, the effect of twisting of the movable portion can be reduced, and the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor can be detected with higher sensitivity.

【0094】請求項6記載の発明によれば、第二ポリシ
リコン層に左可動電極および右可動電極を形成し、これ
らに対応して左固定電極および右固定電極をそれぞれ形
成し、可動電極の中央部を支持するように構成したの
で、半導体加速度センサに印可された加速度の大きさを
さらに高感度で検出できる効果がある。
According to the sixth aspect of the present invention, the left movable electrode and the right movable electrode are formed on the second polysilicon layer, and the left fixed electrode and the right fixed electrode are respectively formed in correspondence with these. Since the central portion is supported, the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor can be detected with higher sensitivity.

【0095】請求項7記載の発明によれば、複数個の支
持部により可動電極の四方端部を支持するように構成し
たので、半導体加速度センサに印可された加速度の大き
さをさらに高感度で検出できる効果がある。
According to the seventh aspect of the present invention, since the four ends of the movable electrode are supported by the plurality of supporting portions, the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor can be further increased with high sensitivity. There is an effect that can be detected.

【0096】請求項8記載の発明によれば、可動電極の
上下に対応する第三ポリシリコン層および第一ポリシリ
コン層内にそれぞれ上部固定電極と下部固定電極とを形
成するように構成したので、可動電極と上部固定電極と
の間、また可動電極と下部固定電極との間に生じる静電
容量の大きさの変化を検出して、半導体加速度センサに
印可された加速度の大きさをさらに高感度で検出できる
効果がある。
According to the present invention, the upper fixed electrode and the lower fixed electrode are formed in the third polysilicon layer and the first polysilicon layer corresponding to the upper and lower sides of the movable electrode, respectively. , Detecting the change in the magnitude of the capacitance generated between the movable electrode and the upper fixed electrode and between the movable electrode and the lower fixed electrode, and further increasing the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor. There is an effect that can be detected with sensitivity.

【0097】請求項9記載の発明によれば、可動部の一
部に拡散抵抗部を形成し、この拡散抵抗部の抵抗値の変
化を測定するように構成したので、半導体加速度センサ
に印可された加速度の大きさを高感度で検出できる効果
がある。
According to the ninth aspect of the present invention, since the diffusion resistance part is formed in a part of the movable part and the change in the resistance value of the diffusion resistance part is measured, the invention is applied to the semiconductor acceleration sensor. There is an effect that the magnitude of the acceleration can be detected with high sensitivity.

【0098】請求項10記載の発明によれば、拡散抵抗
部を拡散抵抗部以外の第二ポリシリコン層の厚さより薄
い薄肉部として形成し、この拡散抵抗部の抵抗値の変化
を測定するように構成したので、半導体加速度センサに
印可された加速度の大きさを高感度で検出できる効果が
ある。
According to the tenth aspect, the diffusion resistance portion is formed as a thin portion thinner than the thickness of the second polysilicon layer other than the diffusion resistance portion, and the change in the resistance value of the diffusion resistance portion is measured. With such a configuration, the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor can be detected with high sensitivity.

【0099】請求項11記載の発明によれば、第一ポリ
シリコン層の内部に下部固定電極を形成し、第二ポリシ
リコン層の内部に可動電極を形成し、第三ポリシリコン
層の内部に上部固定電極を形成し、さらに、第一ポリシ
リコン層、第二ポリシリコン層および第三ポリシリコン
層に不純物を拡散して配線を形成するように構成したの
で、可動電極と上部固定電極との間、また可動電極と下
部固定電極との間に生じる静電容量の大きさの変化を配
線を通じて検出でき、半導体加速度センサに印可された
加速度の大きさを高感度で検出できる効果がある。
According to the eleventh aspect, the lower fixed electrode is formed inside the first polysilicon layer, the movable electrode is formed inside the second polysilicon layer, and the lower fixed electrode is formed inside the third polysilicon layer. The upper fixed electrode is formed, and furthermore, the first polysilicon layer, the second polysilicon layer, and the third polysilicon layer are configured to diffuse impurities to form a wiring. A change in the magnitude of the capacitance generated between the movable electrode and the lower fixed electrode can be detected through the wiring, and the magnitude of the acceleration applied to the semiconductor acceleration sensor can be detected with high sensitivity.

【0100】請求項12記載の発明によれば、第一ポリ
シリコン層内に固定電極と離れて形成された駆動電極に
電圧を印可して生じた可動電極と固定電極との間の静電
容量の変化を検出するように構成したので、可動電極の
損傷の有無を検出して自己診断を行うことができ、半導
体加速度センサの不良を容易に判断できる効果がある。
According to the twelfth aspect of the present invention, the capacitance between the movable electrode and the fixed electrode generated by applying a voltage to the drive electrode formed apart from the fixed electrode in the first polysilicon layer. , The self-diagnosis can be performed by detecting the presence or absence of damage to the movable electrode, and there is an effect that the failure of the semiconductor acceleration sensor can be easily determined.

【0101】請求項13記載の発明によれば、第二ポリ
シリコン層内に拡散抵抗部を形成し、第一ポリシリコン
層内に形成した駆動電極としての固定電極に電圧を与え
て拡散抵抗部の抵抗値を測定するように構成したので、
可動電極の損傷の有無を検出して自己診断を行うことが
でき、半導体加速度センサの不良を容易に判断できる効
果がある。
According to the thirteenth aspect of the present invention, a diffusion resistance portion is formed in the second polysilicon layer, and a voltage is applied to the fixed electrode as a drive electrode formed in the first polysilicon layer to apply a voltage to the diffusion resistance portion. Because it was configured to measure the resistance value of
The self-diagnosis can be performed by detecting the presence or absence of damage to the movable electrode, and there is an effect that a defect of the semiconductor acceleration sensor can be easily determined.

【0102】請求項14記載の発明によれば、第三ポリ
シリコン層内に駆動電極を形成し、この駆動電極に電圧
を印可して生じた可動電極と第一ポリシリコン層内に形
成された固定電極との間の静電容量の変化を検出するよ
うに構成したので、可動電極の損傷の有無を検出して自
己診断を行うことができ、半導体加速度センサの不良を
容易に判断できる効果がある。
According to the fourteenth aspect of the present invention, a drive electrode is formed in the third polysilicon layer, and a movable electrode generated by applying a voltage to the drive electrode and the movable electrode formed in the first polysilicon layer. Since it is configured to detect a change in the capacitance between the fixed electrode and the fixed electrode, it is possible to detect whether or not the movable electrode is damaged, and to perform a self-diagnosis, which is advantageous in that a defect of the semiconductor acceleration sensor can be easily determined. is there.

【0103】請求項15記載の発明によれば、下部固定
電極、可動電極、上部固定電極、また不純物を拡散して
配線を形成し、さらに第一ポリシリコン層内に下部固定
電極と離れて駆動電極を形成し、これに電圧を印可して
生じた可動電極と上部固定電極および可動電極と下部固
定電極との間の静電容量の変化を検出するように構成し
たので、可動電極の損傷の有無を検出して自己診断を行
うことができ、半導体加速度センサの不良を容易に判断
できる効果がある。
According to the fifteenth aspect of the present invention, the lower fixed electrode, the movable electrode, the upper fixed electrode, and the wiring are formed by diffusing the impurities, and the wiring is further driven in the first polysilicon layer apart from the lower fixed electrode. An electrode is formed, and a change in capacitance between the movable electrode and the upper fixed electrode and between the movable electrode and the lower fixed electrode, which are generated by applying a voltage to the electrode, are detected. The self-diagnosis can be performed by detecting the presence / absence of the semiconductor acceleration sensor, and the semiconductor acceleration sensor can be easily determined to be defective.

【0104】請求項16記載の発明によれば、半導体加
速度センサ、または半導体加速度センサと集積回路とを
同一半導体基板上に形成し、半導体加速度センサをワイ
ヤボンドを介してリードフレームと結線し、全体を樹脂
モールドで覆って密封し、同一パッケージ内に一体構造
となるように構成したので、小型で高耐衝撃性をもつ半
導体加速度センサチップを得ることができる効果があ
る。
According to the sixteenth aspect of the present invention, the semiconductor acceleration sensor or the semiconductor acceleration sensor and the integrated circuit are formed on the same semiconductor substrate, and the semiconductor acceleration sensor is connected to the lead frame via wire bonds, and Is covered with a resin mold and hermetically sealed to form an integral structure in the same package. Therefore, there is an effect that a semiconductor acceleration sensor chip having a small size and high impact resistance can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1による半導体加速度
センサを示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示す半導体加速度センサの製造方法を
示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing a method of manufacturing the semiconductor acceleration sensor shown in FIG.

【図3】 図1に示す半導体加速度センサの製造方法を
示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing a method for manufacturing the semiconductor acceleration sensor shown in FIG.

【図4】 図1に示す半導体加速度センサの製造方法を
示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a method of manufacturing the semiconductor acceleration sensor shown in FIG.

【図5】 この発明の実施の形態2による半導体加速度
センサを示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態2による半導体加速度
センサを示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の実施の形態2による半導体加速度
センサを示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の実施の形態3による半導体加速度
センサを示す断面図および平面図である。
FIG. 8 is a sectional view and a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図9】 この発明の実施の形態3による半導体加速度
センサを示す断面図および平面図である。
FIG. 9 is a sectional view and a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図10】 この発明の実施の形態3による半導体加速
度センサを示す断面図および平面図である。
FIG. 10 is a sectional view and a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to a third embodiment of the present invention.

【図11】 この発明の実施の形態4による半導体加速
度センサを示す断面図および平面図である。
FIG. 11 is a sectional view and a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】 この発明の実施の形態5による半導体加速
度センサを示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing a semiconductor acceleration sensor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】 この発明の実施の形態5による半導体加速
度センサを示す平面図である。
FIG. 13 is a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】 この発明の実施の形態5による半導体加速
度センサを示す平面図である。
FIG. 14 is a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図15】 この発明の実施の形態5による半導体加速
度センサを示す平面図である。
FIG. 15 is a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図16】 この発明の実施の形態5による半導体加速
度センサの製造プロセスを示す説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the semiconductor acceleration sensor according to the fifth embodiment of the present invention.

【図17】 この発明の実施の形態6による半導体加速
度センサを示す断面図である。
FIG. 17 is a sectional view showing a semiconductor acceleration sensor according to a sixth embodiment of the present invention.

【図18】 この発明の実施の形態6による半導体加速
度センサの製造方法の一部を示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a part of the method for manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the sixth embodiment of the present invention.

【図19】 この発明の実施の形態7による半導体加速
度センサを示す断面図および平面図である。
FIG. 19 is a sectional view and a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to a seventh embodiment of the present invention.

【図20】 図17に示す半導体加速度センサの製造方
法を示す説明図である。
20 is an explanatory diagram illustrating the method for manufacturing the semiconductor acceleration sensor illustrated in FIG.

【図21】 図17に示す半導体加速度センサの断面図
および平面図である。
21 is a sectional view and a plan view of the semiconductor acceleration sensor shown in FIG.

【図22】 図19に示す半導体加速度センサの製造方
法を示す説明図である。
22 is an explanatory diagram illustrating the method for manufacturing the semiconductor acceleration sensor illustrated in FIG.

【図23】 この発明の実施の形態8による半導体加速
度センサを示す断面図および平面図である。
FIG. 23 is a sectional view and a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to an eighth embodiment of the present invention.

【図24】 この発明の実施の形態9による半導体加速
度センサを示す断面図および平面図である。
FIG. 24 is a sectional view and a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to a ninth embodiment of the present invention.

【図25】 この発明の実施の形態10による半導体加
速度センサを示す断面図および平面図である。
FIG. 25 is a sectional view and a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to a tenth embodiment of the present invention.

【図26】 この発明の実施の形態11による半導体加
速度センサを示す断面図および平面図である。
FIG. 26 is a sectional view and a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to Embodiment 11 of the present invention.

【図27】 この発明の実施の形態12による半導体加
速度センサチップの製造方法を示す説明図である。
FIG. 27 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing the semiconductor acceleration sensor chip according to Embodiment 12 of the present invention.

【図28】 この発明の実施の形態12による半導体加
速度センサチップの製造方法を示す説明図である。
FIG. 28 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing the semiconductor acceleration sensor chip according to Embodiment 12 of the present invention.

【図29】 従来の半導体加速度センサを示す断面図で
ある。
FIG. 29 is a sectional view showing a conventional semiconductor acceleration sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 半導体シリコン基板(半導体基板)、2,1
2 第一窒化膜(第一絶縁層)、3,13 第一ポリシ
リコン層、4,15 第二窒化膜(第二絶縁層)、5,
16 第二ポリシリコン層、5a,24 可動部、6,
18 第三窒化膜(第三絶縁層)、7,19 第三ポリ
シリコン層、14 第一酸化膜、17第二酸化膜、21
CMOS回路部(集積回路)、22 バイポーラ回路
部(集積回路)、23’,31 下部固定電極、23a
左固定電極、23b 右固定電極、24b 架橋、2
4c 左可動電極、24d 右可動電極、24f,2
6,30 可動電極、24g 支持部、25,34 上
部固定電極、27,27a〜27d 拡散抵抗部、29
薄肉部、33 配線、35,235,335 駆動電
極、36 リードフレーム、37 ワイヤボンド、38
樹脂モールド、39,40 半導体加速度センサ、1
71 空隙部。
1,11 semiconductor silicon substrate (semiconductor substrate), 2,1
2 First nitride film (first insulating layer), 3, 13 First polysilicon layer, 4, 15 Second nitride film (second insulating layer), 5,
16 second polysilicon layer, 5a, 24 movable part, 6,
18 Third nitride film (third insulating layer), 7, 19 Third polysilicon layer, 14 First oxide film, 17th dioxide film, 21
CMOS circuit part (integrated circuit), 22 Bipolar circuit part (integrated circuit), 23 ', 31 Lower fixed electrode, 23a
Left fixed electrode, 23b Right fixed electrode, 24b Bridge, 2
4c left movable electrode, 24d right movable electrode, 24f, 2
6, 30 movable electrode, 24 g support, 25, 34 upper fixed electrode, 27, 27 a to 27 d diffusion resistance, 29
Thin part, 33 wiring, 35, 235, 335 drive electrode, 36 lead frame, 37 wire bond, 38
Resin mold, 39, 40 semiconductor acceleration sensor, 1
71 void.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、前記半導体基板の表面に
形成された第一絶縁層と、前記第一絶縁層の表面に形成
された第一ポリシリコン層と、前記第一ポリシリコン層
の表面に形成された第二絶縁層と、前記第二絶縁層の表
面に形成された第二ポリシリコン層と、前記第二ポリシ
リコン層の表面に形成された第三絶縁層と、前記第三絶
縁層の表面に形成された第三ポリシリコン層とを備え、
前記第一絶縁層、前記第一ポリシリコン層、前記第二絶
縁層、前記第二ポリシリコン層、前記第三絶縁層および
前記第三ポリシリコン層で囲まれ封止された空隙部内
に、前記第二ポリシリコン層の一部が可動部として形成
された半導体加速度センサ。
1. A semiconductor substrate, a first insulating layer formed on a surface of the semiconductor substrate, a first polysilicon layer formed on a surface of the first insulating layer, and a surface of the first polysilicon layer A second insulating layer formed on the surface of the second insulating layer, a third insulating layer formed on the surface of the second polysilicon layer, the third insulating layer A third polysilicon layer formed on the surface of the layer,
The first insulating layer, the first polysilicon layer, the second insulating layer, the second polysilicon layer, the third insulating layer and the gap surrounded by the third polysilicon layer and sealed, the A semiconductor acceleration sensor in which a part of the second polysilicon layer is formed as a movable part.
【請求項2】 半導体基板の表面に第一絶縁層を形成
し、前記第一絶縁層上に第一ポリシリコン層を形成し、
前記第一ポリシリコン層の一部を除去し、前記第一ポリ
シリコン層と前記第一絶縁層上に第一酸化膜を形成し、
前記第一酸化膜の一部を除去し、前記第一ポリシリコン
層上で前記第一酸化膜以外の表面に第二絶縁層を形成
し、前記第一酸化膜および前記第二絶縁層の表面を同一
平面となるように平坦化し、平坦化された前記第一酸化
膜および前記第二絶縁層上に第二ポリシリコン層を形成
し、前記第二ポリシリコン層の一部を除去し、前記第二
ポリシリコン層および前記第一酸化膜上に第二酸化膜を
形成し、前記第二酸化膜の一部を除去し、前記第二酸化
膜を除去して現れた前記第二絶縁層上に第三絶縁層を形
成し、前記第二酸化膜および前記第三絶縁層の表面を同
一平面となるように平坦化し、平坦化された前記第三絶
縁層および前記第二酸化膜上を覆う様に第三ポリシリコ
ン層を形成し、前記第二酸化膜上部の前記第三ポリシリ
コン層の一部にエッチング孔を開け、前記エッチング孔
を介して前記第一酸化膜および第二酸化膜をエッチング
で除去し、前記第二ポリシリコン層の一部が印可された
加速度に応じてその位置が変位する可動部となるように
中空部を形成し、その後前記エッチング孔をポリシリコ
ンで塞ぐ工程とからなる半導体加速度センサの製造方
法。
A first insulating layer formed on a surface of the semiconductor substrate, a first polysilicon layer formed on the first insulating layer,
Removing a part of the first polysilicon layer, forming a first oxide film on the first polysilicon layer and the first insulating layer,
Removing a part of the first oxide film, forming a second insulating layer on a surface other than the first oxide film on the first polysilicon layer, and forming a surface of the first oxide film and the second insulating layer; Flattened to be coplanar, forming a second polysilicon layer on the flattened first oxide film and the second insulating layer, removing a part of the second polysilicon layer, Forming a second dioxide film on the second polysilicon layer and the first oxide film, removing a part of the second dioxide film, and removing a third dioxide film on the second insulating layer, Forming an insulating layer, flattening the surfaces of the second dioxide film and the third insulating layer so as to be flush with each other, and forming a third poly over the flattened third insulating layer and the second dioxide film; Forming a silicon layer and etching a part of the third polysilicon layer on the second dioxide film; A movable part whose position is displaced in accordance with the acceleration to which a part of the second polysilicon layer is applied, by removing the first oxide film and the second dioxide film by etching through the etching hole. Forming a hollow portion so as to satisfy the following condition, and thereafter closing the etching hole with polysilicon.
【請求項3】 請求項1記載の半導体加速度センサと、
前記半導体加速度センサの半導体基板上に形成され、前
記半導体加速度センサから出力される印可加速度の大き
さに応じた信号を処理する集積回路とを備えた半導体加
速度センサ。
3. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1,
An integrated circuit formed on a semiconductor substrate of the semiconductor acceleration sensor and processing a signal corresponding to the magnitude of the applied acceleration output from the semiconductor acceleration sensor.
【請求項4】 第二ポリシリコン層内の可動部の一部に
形成された可動電極と、第一ポリシリコン層の一部に形
成された固定電極とを有し、前記可動電極と前記固定電
極との間の静電容量の変化にもとづいて印可された加速
度の大きさを検出することを特徴とする請求項1記載の
半導体加速度センサ。
4. A movable electrode formed in a part of a movable part in a second polysilicon layer, and a fixed electrode formed in a part of a first polysilicon layer, wherein the movable electrode is fixed to the fixed part. 2. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the magnitude of the applied acceleration is detected based on a change in capacitance between the electrode and the electrode.
【請求項5】 可動部の端部は2つの架橋で支持されて
いることを特徴とする請求項4記載の半導体加速度セン
サ。
5. The semiconductor acceleration sensor according to claim 4, wherein an end portion of the movable portion is supported by two bridges.
【請求項6】 第二ポリシリコン層の中央部が第二絶縁
層で支持され、前記第二ポリシリコン層の両端部が左可
動電極および右可動電極として空隙部内に形成され、前
記左可動電極および前記右可動電極に対応して第一ポリ
シリコン層内に左固定電極および右固定電極がそれぞれ
形成されていることを特徴とする請求項4記載の半導体
加速度センサ。
6. A center portion of the second polysilicon layer is supported by a second insulating layer, and both ends of the second polysilicon layer are formed in a gap as a left movable electrode and a right movable electrode. 5. The semiconductor acceleration sensor according to claim 4, wherein a left fixed electrode and a right fixed electrode are respectively formed in the first polysilicon layer corresponding to the right movable electrode.
【請求項7】 可動電極を取り囲むように配置され第二
ポリシリコン層から形成された複数の支持部により、前
記可動電極の四方端部が支持されていることを特徴とす
る請求項4記載の半導体加速度センサ。
7. The movable electrode according to claim 4, wherein four end portions of the movable electrode are supported by a plurality of support portions arranged so as to surround the movable electrode and formed from the second polysilicon layer. Semiconductor acceleration sensor.
【請求項8】 第二ポリシリコン層内の可動部の一部に
形成された可動電極と、前記可動電極に対応する位置の
第一ポリシリコン層の一部に形成された下部固定電極
と、前記可動電極に対応する位置の第三ポリシリコン層
の一部に形成された上部固定電極とを有し、前記可動電
極と前記上部固定電極、および前記可動電極と前記下部
固定電極との間の静電容量の変化にもとづいて印可され
た加速度の大きさを検出することを特徴とする請求項1
記載の半導体加速度センサ。
8. A movable electrode formed on a part of a movable part in the second polysilicon layer, a lower fixed electrode formed on a part of the first polysilicon layer at a position corresponding to the movable electrode, Having an upper fixed electrode formed on a part of the third polysilicon layer at a position corresponding to the movable electrode, between the movable electrode and the upper fixed electrode, and between the movable electrode and the lower fixed electrode. 2. The method according to claim 1, wherein the magnitude of the applied acceleration is detected based on a change in capacitance.
The semiconductor acceleration sensor as described in the above.
【請求項9】 第二ポリシリコン層内の可動部の一部に
可動電極および不純物を拡散して形成された拡散抵抗部
とを有し、前記拡散抵抗部の抵抗値の変化にもとづいて
印可された加速度の大きさを検出することを特徴とする
請求項1、請求項4および請求項8のうちのいずれか1
項記載の半導体加速度センサ。
9. A movable resistance part formed by diffusing an impurity and a movable electrode in a part of the movable part in the second polysilicon layer, and is applied based on a change in the resistance value of the diffusion resistance part. 9. The apparatus according to claim 1, wherein the magnitude of the acceleration is detected.
Item 7. The semiconductor acceleration sensor according to Item 1.
【請求項10】 拡散抵抗部は、前記拡散抵抗部が形成
されていない部分である第二ポリシリコン層の厚さより
薄い厚さの薄肉部として形成されていることを特徴とす
る請求項9記載の半導体加速度センサ。
10. The device according to claim 9, wherein the diffusion resistance portion is formed as a thin portion having a thickness smaller than a thickness of the second polysilicon layer where the diffusion resistance portion is not formed. Semiconductor acceleration sensor.
【請求項11】 第二ポリシリコン層内の可動部の一部
に形成された可動電極と、前記可動電極に対応する位置
の第一ポリシリコン層の一部に形成された下部固定電極
と、前記可動電極に対応する位置の第三ポリシリコン層
の一部に形成された上部固定電極と、前記第一ポリシリ
コン層、前記第二ポリシリコン層および前記第三ポリシ
リコン層に不純物を拡散して形成されかつ前記可動電
極、前記上部固定電極および前記下部固定電極に接続さ
れる配線とを有し、前記可動電極と前記上部固定電極、
および前記可動電極と前記下部固定電極との間の静電容
量の変化にもとづいて前記印可された加速度の大きさを
前記配線を通じて検出することを特徴とする請求項1記
載の半導体加速度センサ。
11. A movable electrode formed on a part of a movable part in the second polysilicon layer, a lower fixed electrode formed on a part of the first polysilicon layer at a position corresponding to the movable electrode, An upper fixed electrode formed on a part of the third polysilicon layer at a position corresponding to the movable electrode, and diffuses impurities into the first polysilicon layer, the second polysilicon layer, and the third polysilicon layer. The movable electrode, the upper fixed electrode and a wiring connected to the lower fixed electrode, the movable electrode and the upper fixed electrode,
2. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the magnitude of the applied acceleration is detected through the wiring based on a change in capacitance between the movable electrode and the lower fixed electrode.
【請求項12】 第二ポリシリコン層内の可動部の一部
に形成された可動電極と、第一ポリシリコン層内に形成
した固定電極と前記第一ポリシリコン層内の前記固定電
極から分離されて形成された駆動電極とを有し、前記駆
動電極に電圧を印可して前記可動電極と前記固定電極と
の間の静電容量の変化を検出することで前記可動電極の
損傷の有無を検出する自己診断機能を有する請求項1記
載の半導体加速度センサ。
12. A movable electrode formed in a part of a movable portion in a second polysilicon layer, a fixed electrode formed in a first polysilicon layer, and a fixed electrode formed in the first polysilicon layer. And a drive electrode formed by applying a voltage to the drive electrode to detect a change in capacitance between the movable electrode and the fixed electrode to determine whether the movable electrode is damaged. 2. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, having a self-diagnosis function for detecting.
【請求項13】 第二ポリシリコン層内の可動部の一部
に形成された可動電極および前記可動部の一部に不純物
を拡散して形成された拡散抵抗部と、第一ポリシリコン
層内に形成した固定電極とを有し、前記固定電極に電圧
を印可して生じる前記拡散抵抗部の抵抗値の変化を検出
することで前記可動電極の損傷の有無を検出する自己診
断機能を有する請求項1記載の半導体加速度センサ。
13. A movable electrode formed in a part of a movable part in the second polysilicon layer and a diffusion resistance part formed by diffusing an impurity in a part of the movable part; And a self-diagnosis function of detecting whether or not the movable electrode is damaged by detecting a change in the resistance value of the diffusion resistance portion caused by applying a voltage to the fixed electrode. Item 2. A semiconductor acceleration sensor according to item 1.
【請求項14】 上部固定電極に電圧を印可して生じる
可動電極と上部固定電極との間の静電容量の変化および
前記可動電極と下部固定電極との間で生じる静電容量の
変化を検出することで前記可動電極の損傷の有無を検出
する自己診断機能を有する請求項11記載の半導体加速
度センサ。
14. A change in capacitance between the movable electrode and the upper fixed electrode caused by applying a voltage to the upper fixed electrode and a change in capacitance caused between the movable electrode and the lower fixed electrode are detected. 12. The semiconductor acceleration sensor according to claim 11, wherein the semiconductor acceleration sensor has a self-diagnosis function of detecting whether the movable electrode is damaged.
【請求項15】 第一ポリシリコン層内に形成した下部
固定電極と前記下部固定電極から分離されて形成された
駆動電極とを有し、前記駆動電極に電圧を印可して生じ
る可動電極と上部固定電極との間の静電容量の変化およ
び前記可動電極と下部固定電極との間で生じる静電容量
の変化を検出することで前記可動電極の損傷の有無を検
出する自己診断機能を有する請求項11記載の半導体加
速度センサ。
15. A movable electrode having a lower fixed electrode formed in a first polysilicon layer and a drive electrode formed separately from the lower fixed electrode, wherein a movable electrode generated by applying a voltage to the drive electrode and an upper electrode are provided. A self-diagnosis function for detecting whether or not the movable electrode is damaged by detecting a change in capacitance between the movable electrode and the lower fixed electrode and a change in capacitance between the movable electrode and the lower fixed electrode. Item 12. A semiconductor acceleration sensor according to item 11.
【請求項16】 請求項1および請求項3から請求項1
1のうちのいずれか1項記載の半導体加速度センサと、
前記半導体加速度センサとワイヤボンドで結線されたリ
ードフレームと、前記半導体加速度センサと前記ワイヤ
ボンドおよび前記リードフレームを樹脂モールドで密封
した半導体加速度センサチップ。
16. The method according to claim 1, further comprising:
A semiconductor acceleration sensor according to any one of 1;
A lead frame connected to the semiconductor acceleration sensor with a wire bond, and a semiconductor acceleration sensor chip in which the semiconductor acceleration sensor, the wire bond, and the lead frame are sealed with a resin mold.
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